NO741768L

NO741768L -

Info

Publication number: NO741768L
Application number: NO741768A
Authority: NO
Inventors: C W Calhoun
Original assignee: Stewart & Stevenson Inc Jim
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1975-01-20
Also published as: FR2234562A1; FR2234562B3; NL7407114A

Description

Fremgangsmåte ved og apparat til måling av egenskapene av boreslamMethod and apparatus for measuring the properties of drilling mud

i en undervannsboringin an underwater well

Under utførelse av undersjøiske boringer blir det vanlig-During the execution of subsea drilling, it is usual-

vis fra vannoverflaten i borerøret sprøytet inn slam som pumpes ned i røret eller borstrengen og kommer ut fra borkronen og vender til-bake til overflaten gjennom et stigerør fra boringen. Boreslammet utfører den funksjon at det pakker seg sammen omkring borehullet og hindrer skred, bidrar til å skape et trykk i bunnen av hullet som hindrer en utblåsing når en høytrykkssone møtes, virker som et smøre-middel for å redusere friksjonstap og fjerner kutteflis produsert ved boring. For at slammet kan utføre sine ulike funksjoner, under-kastes det et flertall prøver, såsom måling av slamvekten og et eventuelt gassinnhold deri. Noen av de anvendte metoder til måling av slamvekten er (11 fjernelse av en bestemt mengde slam og veiing av denne på en presisjonsvekt. (2) plassering av en sylinder eller en kule i slambeholderen og måling av dens oppdrift, (3) måling av dif- see from the water surface in the drill pipe injected mud that is pumped down the pipe or drill string and comes out from the drill bit and returns to the surface through a riser from the borehole. The drilling mud performs the function of packing itself around the borehole and preventing landslides, helps to create a pressure at the bottom of the hole which prevents a blowout when a high pressure zone is encountered, acts as a lubricant to reduce friction loss and removes cutting chips produced during drilling . In order for the sludge to perform its various functions, it is subjected to a number of tests, such as measurement of the sludge weight and any gas content therein. Some of the methods used to measure the sludge weight are (11 removing a certain amount of sludge and weighing it on a precision balance. (2) placing a cylinder or a sphere in the sludge container and measuring its buoyancy, (3) measuring the dif -

ferensialtrykket i en slamsøyle på ca. 300 mm (column foot) ved hjelp av en differensialtrykk-transduc/"ev<r.,>Ulike metoder til å bestemme gassinnholdet i slammet er (1) måling av den termiske led-ningsevne med en varmetråd, hvor tilstedeværelsen av gass vil bevir-ke større varmeavgivelse fra tråden enn en prøve uten gass, og (2) sammenligning av vekten av slammet som kommer fra borehullet med vekten av det slam som sprøytes inn i dette. differential pressure in a mud column of approx. 300 mm (column foot) by means of a differential pressure transducer. Different methods for determining the gas content of the sludge are (1) measuring the thermal conductivity with a heating wire, where the presence of gas will -ke greater heat release from the wire than a sample without gas, and (2) comparison of the weight of the mud coming from the borehole with the weight of the mud injected into it.

De kjente prøvemetoder virker tilfredsstillende og gir en nøyaktig analyse, men de benyttes utelukkende til å prøve slammet etter at det har nådd vannoverflaten. Mange olje- og gassboringer utføres i vanndybder på opp til ca. 1000 m (3000 feet) og de vil i fremtiden bli foretatt i vann med meget større dybder. Imidlertid kan det ta mange timer for en. spesifikk slamprøve å nå vannoverflaten på grunn av strømningshast-ighet og avstand, og i mellomtiden kan borehullet bli skadet med årsak i uriktig slamvekt. Det er også klart at gass i slammet må oppdages så hurtig som mulig grunnet risikoen for brann når den kommer frem til overflaten. Derfor vil det være .fordelaktig å måle forskjellige egenskaper ved boreslammet lenge før det når vannoverflaten, f.eks. slamvekten og tilstedeværelsen og mengden av gass. The known test methods work satisfactorily and provide an accurate analysis, but they are used exclusively to test the sludge after it has reached the water surface. Many oil and gas drillings are carried out in water depths of up to approx. 1000 m (3000 feet) and in the future they will be carried out in water with much greater depths. However, it can take many hours for one. specific mud sample to reach the water surface due to flow speed and distance, and meanwhile the borehole may be damaged due to incorrect mud weight. It is also clear that gas in the sludge must be detected as quickly as possible due to the risk of fire when it reaches the surface. It will therefore be advantageous to measure various properties of the drilling mud long before it reaches the water surface, e.g. the sludge weight and the presence and amount of gas.

Med dette for øye er den foreliggende oppfinnelse rettet på måling av egenskapene ved boreslammet i et nivå under' vannoverflaten, f.eks. på bunnen av vannet, for å kunne ta enhver korrigeren-de forholdsregel som er nødvendig for å modifisere boreslammet og således overvinne eventuelle problemer som møtes' i borehullet. Slamvekten kan f.eks. bli endret svarende til forholdene i borehuller, såsom opptreden av vann, gass og olje eller endringer på grunn av tilgangen av boreflis. Imidlertid er boreslammet ved de omgivelsesbetingelser som finnes på bunnen, utsatt for ulike innflytelser, f. eks. kompresjon på grunn av hydrostatisk trykk. ' De konvensjonelle metoder for måling av slamegenskapene på overflaten egner seg ikke til anvendelse på steder under vannoverflaten. Gassen i slammet er f.eks. sammenpresset når dette er under kompresjon på grunn av hydrostatisk trykk og dens volum er redusert, mens væsken og slampartikle-ne ikke er komprimerbare og ikke forminskes i volum når de påføres trykk. På grunn av dette blir vekten av slammet ikke drastisk endret hvis dette gjennomtrenges av gass når konglomeratet er utsatt for høyt trykk og således blir vekten av slammet ikke en nøyaktig indikasjon av dets- gassinnhold. With this in mind, the present invention is aimed at measuring the properties of the drilling mud at a level below the water surface, e.g. on the bottom of the water, to be able to take any corrective measures necessary to modify the drilling mud and thus overcome any problems encountered in the borehole. The sludge weight can e.g. be changed corresponding to the conditions in boreholes, such as the appearance of water, gas and oil or changes due to the supply of drilling cuttings. However, due to the environmental conditions found at the bottom, the drilling mud is exposed to various influences, e.g. compression due to hydrostatic pressure. ' The conventional methods for measuring the mud properties on the surface are not suitable for use in places below the water surface. The gas in the sludge is e.g. compressed when this is under compression due to hydrostatic pressure and its volume is reduced, while the liquid and mud particles are not compressible and do not decrease in volume when pressure is applied. Because of this, the weight of the sludge is not drastically changed if it is penetrated by gas when the conglomerate is exposed to high pressure and thus the weight of the sludge does not become an accurate indication of its gas content.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte og et apparat til måling av fysikalske egenskaper ved boreslammet i en undersjøisk boring, såsom måling av slamvekten og gassinnholdet nær bunnen av vannet istedenfor å vente til slammet når vannoverflaten. The present invention is directed to a method and an apparatus for measuring physical properties of the drilling mud in an underwater borehole, such as measuring the mud weight and gas content near the bottom of the water instead of waiting until the mud reaches the water surface.

Oppfinnelsen er dessuten rettet på oppsamling av en prøve av boreslammet i et bestemt nivå under vannet, i en lukket beholder under omgivelsesbetingelser, måling av slamegenskapene og overføring av signaler til vannoverflaten fra undervannsmålingen for således å skaffe informasjon vedrørende boreslammet uten å vente på at dette returnerer til overflaten. The invention is also directed to collecting a sample of the drilling mud at a certain level below the water, in a closed container under ambient conditions, measuring the mud properties and transmitting signals to the water surface from the underwater measurement in order to thus obtain information regarding the drilling mud without waiting for it to return to the surface.

Et formål med oppfinnelsen er å oppsamle en slamprøve i en lukket beholder fra det ringformede rom mellom borestrengen og et stigerør på et punkt under vannet, måling av trykket i beholderen, utvidelse av beholdervolumet for å redusere trykket i denne i en bestemt grad, og måling av den beholderekspansjon som kreves for å redusere trykket, hvorved gassmengden i boreslammet kan bli bestemt. An object of the invention is to collect a mud sample in a closed container from the annular space between the drill string and a riser at a point below the water, measuring the pressure in the container, expanding the container volume to reduce the pressure in it to a certain degree, and measuring of the container expansion required to reduce the pressure, whereby the amount of gas in the drilling mud can be determined.

Et annet formål er måling av vekten av det boreslam som er oppsamlet i den lukkede beholder, mens denne er under hydrostatisk trykk. Ytterligere måles slamvekten etter at beholderen er ekspandert for å redusere trykket deri i en bestemt grad, f.eks. til atmosfæretrykk, og fortrinnsvis på et sted i avstand fra toppen av beholderen for således å bestemme vekten av boreslammet etter at gassen i det minste delvis er utskilt derfra. Another purpose is to measure the weight of the drilling mud collected in the closed container, while this is under hydrostatic pressure. Furthermore, the sludge weight is measured after the container has been expanded to reduce the pressure therein to a certain extent, e.g. to atmospheric pressure, and preferably at a location at a distance from the top of the container in order to thus determine the weight of the drilling mud after the gas has been at least partially separated therefrom.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å gi anvisning på et prøvetakingskammer med et innløp forbundet med stigerøret og et ventilert utløp, og med ventiler styrt fra vannoverflaten plassert i inn- og utløpet for å oppnå og fastholde en prøve av boreslammet i nærheten av sjøbunnen. Trykkmåleanordninger er tilsluttet kammeret for å konstatere trykket av prøven i dette, og vektmålean-ordninger er forbundet med kammeret for å bestemme vekten av slam-prøvene deri. Kammeret omfatter ekspanderingsinnretninger, f.eks. A further object of the invention is to provide instructions for a sampling chamber with an inlet connected to the riser and a ventilated outlet, and with valves controlled from the water surface located in the inlet and outlet to obtain and retain a sample of the drilling mud near the seabed. Pressure measuring devices are connected to the chamber to determine the pressure of the sample in it, and weight measuring devices are connected to the chamber to determine the weight of the sludge samples therein. The chamber includes expansion devices, e.g.

et reguleringsstempel, for å redusere trykket av prøven i en forutbestemt grad, f.eks. til atmosfæretrykk, og med stemplet er det forbundet måleanordninger for å angi den ekspansjon av kammeret som gir denne trykkreduksjon og således måle gassmengden i prøven. Avles-ningsinstrumenter er anordnet over varmoverflaten med forbindelse til de ulike måleanordninger under vannet. a regulating piston, to reduce the pressure of the sample to a predetermined degree, e.g. to atmospheric pressure, and measuring devices are connected to the piston to indicate the expansion of the chamber that causes this pressure reduction and thus measure the amount of gas in the sample. Reading instruments are arranged above the hot surface with connection to the various measuring devices under the water.

Andre og ytterligere trekk og fordeler vil klar forståt; av den følgende beskrivelse og tegningene, hvor: Fig. 1 er et sideriss som viser en boreplattform plassert på overflaten av vannet under utførelse av en undersjøisk boring, og anvendelsen av den foreliggende oppfinnelse til måling av egenskapene ved boreslammet i et nivå under vannet, og fig. 2 et sideriss delvis i snitt av måleapparatet ifølge oppfinnelsen. Other and further features and benefits will be clearly understood; of the following description and the drawings, where: Fig. 1 is a side view showing a drilling platform placed on the surface of the water during the execution of a subsea drilling, and the application of the present invention to the measurement of the properties of the drilling mud at a level below the water, and fig. 2 a side view, partially in section, of the measuring device according to the invention.

Den på fig. 1 viste borerigg 10 er plassert i vannoverflaten 12 til utførelse av en undersjøisk boring i en sjøbunn 14 og omfatter det vanlige undervannsutstyr 16 og en utblåsingssperreinn-retning (stack) 18. Et stigerør 20, i hvilket en borestreng 22 (fig. 2) roteres for å gjennomføre boringen, danner forbindelse mellom utstyret 16 og riggen 10. Som det er konvensjonelt, pumpes boreslam nedover langs borestrengen 22, hvor det kommer ut av borkronen og stiger opp i et ringformet mellomrom 24 mellom borestrengen og stigerøret 20. The one in fig. 1, the drilling rig 10 shown is placed in the water surface 12 for carrying out an underwater drilling in a seabed 14 and comprises the usual underwater equipment 16 and a blowout barrier (stack) 18. A riser 20, in which a drill string 22 (fig. 2) is rotated to carry out the drilling, forms a connection between the equipment 16 and the rig 10. As is conventional, drilling mud is pumped down along the drill string 22, where it exits the drill bit and rises into an annular space 24 between the drill string and the riser 20.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet på å tilveiebringe et apparat, generelt angitt med henvisningstallet 30, til måling av forskjellige egenskaper ved boreslammet i en posisjon under vannoverflaten 12..Apparatet 30 er forbundet med et stigerørsledd 32 for prøvetaking og måling av slamvekten og innholdet av gass i boreslammet i ringrommet 24 i nærheten av sjøbunnen 14 for ikke å vente til det returnerer til riggen 10. Passende styre- og måleledninger 34 er anordnet mellom apparatet 30 og riggen 10 for å skape kontroll og skaffe avlesninger til et panel 36 på boreriggen. The present invention is aimed at providing an apparatus, generally indicated by the reference number 30, for measuring various properties of the drilling mud in a position below the water surface 12. The apparatus 30 is connected to a riser joint 32 for sampling and measuring the mud weight and the content of gas in the drilling mud in the annulus 24 near the seabed 14 so as not to wait until it returns to the rig 10. Appropriate control and measuring lines 34 are arranged between the device 30 and the rig 10 to create control and provide readings to a panel 36 on the drilling rig.

På fig. 2 sees en prøvetakingsinnretning 38 med et kam-mer 4 0 som er i strømningsforbindelse med rommet 24 ved å være kob-let til leddet 32 for å oppta en prøve av boreslammet i nærheten av sjøbunnen 14. Kammeret 40 har en innløpsventil. 42 og en utløpsven-til 44 som styres'over elektriske ledere 46,48 som inngår i kabelen 34 (fig. 1). Ventilen 44 danner avløp fra innholdet av kammeret 40 til vannet. Når ventilene 42 og 44 er åpne, strømmer boreslam med høyt trykk fra rommet 24 inn i kammeret 4 0 og fyller dette under omgivelsesbetingelser. Når ventilene 42,44 blir lukket, oppfanges en slamprøve og fastholdes i kammeret for prøving. Passende anordninger for måling av slamvekt er forbundet med kammeret 40, f.eks. en differensialtrykk-transduser 50 som er tilsluttet de vertikale punkter 52,54 for bestemmelse av differensialtrykket av en forutvalgt mengde boreslam, hvilket gir et mål for vekten av boreslammet mellom disse punkter som fortrinnsvis befinner seg under toppen av kammeret 40 som nærmere forklart nedenfor. Passende signallinjer 53 fø-rer fra transduseren 50 gjennom kabelen 34 til panelet 36 (fig. 1) for sending av signaler til overflaten, således at det her kan foretas avlesninger for indikering av slamvekten. In fig. 2 shows a sampling device 38 with a chamber 40 which is in flow connection with the room 24 by being connected to the joint 32 to collect a sample of the drilling mud near the seabed 14. The chamber 40 has an inlet valve. 42 and an outlet vein 44 which is controlled over electrical conductors 46,48 which are included in the cable 34 (fig. 1). The valve 44 forms a drain from the contents of the chamber 40 to the water. When the valves 42 and 44 are open, drilling mud flows at high pressure from the space 24 into the chamber 40 and fills it under ambient conditions. When the valves 42,44 are closed, a sludge sample is collected and retained in the chamber for testing. Suitable devices for measuring sludge weight are connected to the chamber 40, e.g. a differential pressure transducer 50 which is connected to the vertical points 52,54 for determining the differential pressure of a pre-selected quantity of drilling mud, which gives a measure of the weight of the drilling mud between these points which are preferably located under the top of the chamber 40 as further explained below. Suitable signal lines 53 lead from the transducer 50 through the cable 34 to the panel 36 (fig. 1) for sending signals to the surface, so that readings can be taken to indicate the mud weight.

Det finnes innretninger til utvidelse av volumet av kammeret 40, såsom et stempel 54 bevegelig i en del 56 av dette. Bevegelsen og posisjonen av stemplet 54 styres ved hjelp av et annet stempel 58 som er forbundet med dette over en stang 60 og er plassert i en sylinder 62, som er forbundet med fluidumstyreledninger 64,66 på motsatte sider av stemplet 58. Ledningene 64,66 er forbundet med en forsyningsledning 68 for hydraulisk fluidum fra overflaten gjennom kabelen 34. Elektrisk betjente solenoidventiler 70,72, 74,76 styres på passende måte over ledere 78,80,82,84 som er inklu-dert i kabelen 34 for regulering av bevegelsen av stemplet 58 fra overflaten og hermed posisjonen av stemplet 54 som bestemmer volumet av kammeret 40 (nærmere forklart nedenfor). Ledningen 66 omfatter en fluidumstrupe 67 for langsom regulering av bevegelsen oppover av stemplet 58. Ventilene 70,72 regulerer innslippingen av hydraulisk fluidum gjennom ledningene 64,66 henholdsvis på motsatte sider av stemplet 58 bg ventilene 74,76 tjener til avløp fra disse. There are devices for expanding the volume of the chamber 40, such as a piston 54 movable in a part 56 thereof. The movement and position of the piston 54 is controlled by means of another piston 58 which is connected to it via a rod 60 and is placed in a cylinder 62, which is connected to fluid control lines 64,66 on opposite sides of the piston 58. The lines 64,66 is connected to a supply line 68 for hydraulic fluid from the surface through the cable 34. Electrically operated solenoid valves 70,72,74,76 are suitably controlled via conductors 78,80,82,84 which are included in the cable 34 for regulating the movement of the piston 58 from the surface and thus the position of the piston 54 which determines the volume of the chamber 40 (explained in more detail below). The line 66 comprises a fluid throat 67 for slow regulation of the upward movement of the piston 58. The valves 70,72 regulate the introduction of hydraulic fluid through the lines 64,66 respectively on opposite sides of the piston 58 bg the valves 74,76 serve for drainage from these.

Det finnes anordninger til måling av posisjonen av stemplet 54 for således å konstatere størrelsen av kammerekspansjonen. Det kan f.eks. være innrettet en potensiometersender med en vikling There are devices for measuring the position of the piston 54 so as to ascertain the size of the chamber expansion. It can e.g. be arranged a potentiometer transmitter with a winding

86 som spenningsforsynes over ledere 88 og er i kontakt med stem-86 which is supplied with voltage via conductors 88 and is in contact with stem-

, plet 58 og således bevegelig svarende til forskyvningen av stemplet 54. En leder 92 overfører et signal til panelet 36 gjennom et måle-instrument, f.eks. et voltmeter 94, for avlesninger proporsjonalt med bevegelsen av stemplet 54. , plate 58 and thus movable corresponding to the displacement of the piston 54. A conductor 92 transmits a signal to the panel 36 through a measuring instrument, e.g. a voltmeter 94, for readings proportional to the movement of the piston 54.

Med kammeret 40 er forbundet en trykktransduser 100 for overvåking av trykket deri og elektriske ledere 102 inngår i kabelen 34 for å overføre en indikasjon av dette trykk til panelet 36. A pressure transducer 100 is connected to the chamber 40 for monitoring the pressure therein and electrical conductors 102 are included in the cable 34 to transmit an indication of this pressure to the panel 36.

Passende grensebrytere 104,106 kan være anordnet forbundet med kammerdelen 56 for anlegg mot stemplet 54 og således overvå-ke bevegelsen av dette. Suitable limit switches 104, 106 can be arranged connected to the chamber part 56 for contact with the piston 54 and thus monitor the movement thereof.

I bruk beveges stemplet 54 nedover til den stilling som er vist på fig. 2 imot bryteren 106. Dette gjøres ved å åpne ventilene 70 og 76 og lukke ventilene 72,74 for å tilveiebringe trykk fra ledningen 68 gjennom ventilen 70 og ledningen 64 til den øvre side 63 av stemplet 58 under avløp fra dets nedre side 65. Med stemplet 54 i den nederste posisjon er volumet av kammeret 40 redusert. Ventilene 42,44 åpnes for å tillate boreslam under høyt trykk å strømme fra rommet 24 inn i kammeret 40 og videre ut i vannet inntil kammeret er fylt. Når dette er skjedd, lukkes ventilene 42,44 hvorved det fanges opp en slamprøve i kammeret under omgivelsesbetingelser. Slammet i kammeret 4 0 mellom punktene 52,54 tilveiebringer et hydrostatisk differensialtrykk over transduseren 50, således at den avgir et elektrisk signal til ledningen 53 som overfører dette til vannoverflaten for å.indikere vekten av boreslammet mens det er under trykk i den viste posisjon under vannet. Imidlertid omfatter den slamvekt som måles på dette tidspunkt boreslam under hydrostatisk trykk med eventuelt gassinnhold. Naturligvis er slammet og eventuell olje, vann eller flis som er innesluttet deri ikke komprimerbart, men hvis det finnes et kvantum gass i slamprøven, vil den være kom-primert avhengig av det hydrostatiske trykk den er utsatt for i prø-vetakingsdybden. Derfor vil vektmålingen under hydrostatisk kompresjon vel gi en indikasjon av slamvekten, men ikke en nøyaktig indikasjon på gassmengden i prøven. For å oppdage tilstedeværelsen og mengden av gass i boreslammet ekspanderes kammeret 40 for å redusere trykket, som målt av transduseren 100, fra omgivelsesbetingelsene til et lavere nivå, f.eks. atmosfæretrykk, ved' å bevege stemplet 54 oppover for å øke volumet av kammeret 40. Hvis det bare var slam eller væsker til stede i kammeret 40, ville den stempelbevegelse væ-re liten som kreves for å redusere trykket i en forutbestemt grad, In use, the piston 54 is moved downwards to the position shown in fig. 2 against the switch 106. This is done by opening the valves 70 and 76 and closing the valves 72,74 to provide pressure from the line 68 through the valve 70 and the line 64 to the upper side 63 of the piston 58 under drain from its lower side 65. with the piston 54 in the lowest position, the volume of the chamber 40 is reduced. The valves 42,44 are opened to allow drilling mud under high pressure to flow from the space 24 into the chamber 40 and further out into the water until the chamber is filled. When this has happened, the valves 42,44 are closed whereby a sludge sample is captured in the chamber under ambient conditions. The mud in the chamber 40 between points 52,54 provides a hydrostatic differential pressure across the transducer 50 so that it emits an electrical signal to the line 53 which transmits this to the water surface to indicate the weight of the drilling mud while under pressure in the position shown below the water. However, the mud weight measured at this point includes drilling mud under hydrostatic pressure with any gas content. Naturally, the mud and any oil, water or chips contained therein are not compressible, but if there is a quantity of gas in the mud sample, it will be compressed depending on the hydrostatic pressure it is exposed to at the sampling depth. Therefore, the weight measurement under hydrostatic compression will give an indication of the sludge weight, but not an accurate indication of the amount of gas in the sample. To detect the presence and quantity of gas in the drilling mud, the chamber 40 is expanded to reduce the pressure, as measured by the transducer 100, from ambient conditions to a lower level, e.g. atmospheric pressure, by moving piston 54 upwards to increase the volume of chamber 40. If only mud or liquids were present in chamber 40, the piston movement required to reduce the pressure by a predetermined amount would be small,

da slammet og væskene ikke er komprimerbare. Finnes det imidlertid gass i slammet, vil den stempelbevegelse som kreves til å redusere trykket i kammeret 40 i samme forutbestemte grad variere i forhold til slammets gassinnhold. Derfor blir lengden av den bevegelse av stemplet 54 som er nødvendig for å redusere trykket i kammeret 40 as the sludge and liquids are not compressible. However, if there is gas in the sludge, the piston movement required to reduce the pressure in the chamber 40 will vary to the same predetermined extent in relation to the gas content of the sludge. Therefore, the length of the movement of the piston 54 necessary to reduce the pressure in the chamber 40 becomes

et mål for det kvantum gass som finnes i boreslammet. Trykket i kammeret 4 0 reduseres fortrinnsvis til atmosfæretrykk da den endeli-ge måling av slamvekt og gassinnhold så igjen kan foretas under be-tingelser hvor målingene utføres konvensjonelt. a measure of the amount of gas contained in the drilling mud. The pressure in the chamber 40 is preferably reduced to atmospheric pressure as the final measurement of sludge weight and gas content can then again be carried out under conditions where the measurements are carried out conventionally.

Men slamprøven som fyller kammeret 40 og med stemplet 54But the sludge sample that fills the chamber 40 and with the piston 54

i den stilling som er vist på fig. 2, lukkes derfor ventilen 70 og ventilen 74 åpnes for å gi avløp for det høye trykk på den øvre si-de 63 av stemplet 58, hvorved trykket av slammet i kammeret 40 vil få stemplet 54 til å bevege seg oppover og utvide volumet av kammeret. Stemplet 5 4 vil bevege seg oppover inntil trykket i kammeret 4 0 omtrent svarer til trykket på den øvre side 63 av stemplet 58. in the position shown in fig. 2, the valve 70 is therefore closed and the valve 74 is opened to provide a drain for the high pressure on the upper side 63 of the piston 58, whereby the pressure of the sludge in the chamber 40 will cause the piston 54 to move upwards and expand the volume of the chamber . The piston 5 4 will move upwards until the pressure in the chamber 4 0 approximately corresponds to the pressure on the upper side 63 of the piston 58.

Ventilen 72 åpnes da for å tillate trykket fra ledningen 68 å for-plante seg gjennom strupen 67 i ledningen 66 inn på den nedre side 65 av stemplet 58 for langsomt å bevege dette oppover inntil det er The valve 72 is then opened to allow the pressure from the line 68 to propagate through the throat 67 in the line 66 into the lower side 65 of the piston 58 to slowly move it upwards until it is

oppnådd et lavere trykk i kammeret 40, fortrinnsvis atmosfæretrykk, overvåket av transduseren 10 0. Når trykket i kammeret 40 kommer på et lavere nivå, lukkes ventilen 72 og stopper bevegelsen av stemplet 58 og således bevegelsen av stemplet 54. Potensiometerarmen 90 som achieved a lower pressure in the chamber 40, preferably atmospheric pressure, monitored by the transducer 10 0. When the pressure in the chamber 40 reaches a lower level, the valve 72 closes and stops the movement of the piston 58 and thus the movement of the piston 54. The potentiometer arm 90 which

beveger seg med stemplet 54, tilveiebringer en overflateavlesning på instrumentet 94 som angir hvor langt stemplet 54 beveget seg for å redusere trykket i kammeret 40 til den lavere størrelse. Denne bevegelse er en indikasjon og et mål for gassmengden i slamprøven. Dvs. at det er mulig å bestemme gassmengden når endringen i trykk og volum er kjent etter ekspansjon av kammeret 40. Hvis det var tilstrekkelig gass til stede i slamprøven, ville bevegelsen av stemplet 54 bli lang nok til å aktivere grensebryteren 104 som kan være plassert for nøyaktig måling av et bestemt gassinnhold, f.eks. 50%, og overføre dette oppdagede punkt til vannoverflaten for å aktivere en alarm som varsler riggpersonalet at et kritisk gassinnhold er nådd. moves with the piston 54, provides a surface reading on the instrument 94 indicating how far the piston 54 moved to reduce the pressure in the chamber 40 to the lower amount. This movement is an indication and a measure of the amount of gas in the sludge sample. That is that it is possible to determine the amount of gas when the change in pressure and volume is known after expansion of the chamber 40. If there was sufficient gas present in the sludge sample, the movement of the piston 54 would be long enough to activate the limit switch 104 which can be positioned to accurately measurement of a specific gas content, e.g. 50%, and transmit this detected point to the water surface to activate an alarm that alerts the rig crew that a critical gas content has been reached.

Etter at kammeret 4 0 er blitt ekspandert, vil gassen sø-ke å skille seg fra boreslammet og da den er lettere enn dette og annet fluidum og flis som kan være akkumulert deri, vil den samle seg ved toppen av kammeret. Når dette er skjedd, kan det oppnås en ny slamvektprøve ved hjelp av transduseren 50 som ved at denne er plassert under toppen av kammeret 4 0 blir en mer nøyaktig bestemmelse av vekten av slammet ned gassen i det minste delvis utskilt. After the chamber 40 has been expanded, the gas will seek to separate from the drilling mud and as it is lighter than this and other fluid and chips that may be accumulated therein, it will collect at the top of the chamber. When this has happened, a new sludge weight test can be obtained with the help of the transducer 50, which, as this is placed under the top of the chamber 40, a more accurate determination of the weight of the sludge down the gas is at least partially separated.

Den foreliggende oppfinnelse gir således mulighet for å måle slamvekten og gassinnholdet i en posisjon under vannet istedenfor å vente inntil slammet når vannoverflaten og- derfor får anled-ning til å treffe de foranstaltninger som er nødvendige for å rette eventuelle uregelmessigheter eller defekter i boreslammet. The present invention thus makes it possible to measure the mud weight and gas content in a position under the water instead of waiting until the mud reaches the water surface and therefore has the opportunity to take the measures necessary to correct any irregularities or defects in the drilling mud.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil forstås av oven-stående beskrivelse av apparatet. Det skal imidlertid nevnes at fremgangsmåten inkluderer måling av egenskapene ved boreslam i en undersjøisk boring, i hvilken slammet strømmer nedover gjennom en borestreng og opp i det ringformede rom mellom denne og et stigerør, ved i et punkt under vannet å samle opp en prøve av slammet fra det ringformede rom i en lukket beholder under omgivelsesbetingelser og måle vekten av slammet i beholderen og sende signaler til overflaten som angir den målte vekt. Fremgangsmåten omfatter dessuten ekspandering av beholderen for å redusere trykket i denne, f.eks. til atmosfæretrykk, og deretter måle vekten av slammet i beholderen. Ytterligere måles ved fremgangsmåten den beholderekspansjon som er nødvendig for å redusere trykket i en forutbestemt grad, hvorved mengden av gass i boreslammet kan bestemmes. The method according to the invention will be understood from the above description of the apparatus. However, it should be mentioned that the method includes measuring the properties of drilling mud in a subsea borehole, in which the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, by collecting a sample of the mud at a point below the water from the annular space in a closed container under ambient conditions and measure the weight of the sludge in the container and send signals to the surface indicating the measured weight. The method also includes expanding the container to reduce the pressure in it, e.g. to atmospheric pressure, and then measure the weight of the sludge in the container. Furthermore, the method measures the container expansion that is necessary to reduce the pressure to a predetermined degree, whereby the amount of gas in the drilling mud can be determined.

Den foreliggende oppfinnelse er således vel egnet til utførelse av de formål og oppnåelse av de resultater og fordeler som er nevnt og andre inneboende deri. Mens en nå foretrukket utførel-se av oppfinnelsen er gjengitt med beskrivende formål, vil et flertall endringer av konstruktive detaljer og innretning av komponen-ter og prosesstrinnene, som omfattes av oppfinnelsestanken og ramme-ne, av patentkravene, klart fremtre for personer som er kjent med denne teknikk. The present invention is thus well suited to carrying out the purposes and achieving the results and advantages mentioned and others inherent therein. While a currently preferred embodiment of the invention has been reproduced for descriptive purposes, a majority of changes of constructive details and arrangement of components and the process steps, which are encompassed by the inventive idea and framework, by the patent claims, will be clearly apparent to persons in the know with this technique.

\ \

Claims

1. Apparatus for measuring the properties of drilling mud in a subsea borehole, where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized by a sampling device that is underwater connected to the riser to obtain a sample of the drilling mud in the annular space, a weight measuring device connected to the sampling device for measuring the weight of an obtained mud sample, and a reading instrument above the water surface connected to the weight measuring device.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the weight measuring device is a differential pressure transducer connected to points on the sampling device at a vertical distance from each other.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sampling device comprises devices for reducing the pressure of the collected sample to atmospheric pressure.

4. Apparatus according to claim 1, characterized by devices connected to the sampling device for measuring the amount of gas in the sample, and gas measurement reading instruments above the water surface connected to these devices for indicating the amount of gas in the sludge under water.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sampling device comprises a sampling chamber with an inlet connected to the riser and an outlet, and valves connected to the inlet and to the outlet and controlled from the water surface.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the density measuring device is a differential pressure transducer which measures between points on the sampling chamber at a vertical distance from each other.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the sampling chamber comprises devices for expanding the volume, devices for measuring the degree of expansion, and pressure measuring devices that measure the pressure in the chamber.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the expanding devices comprise a piston movable in the chamber, and devices for moving the piston.

9. Apparatus according to claim 8, characterized by devices for measuring the piston position and thus determining the volume of the chamber.

10. Apparatus for measuring the properties of drilling mud in a subsea drilling where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized in that it comprises a sampling chamber with an inlet connected to the riser and a ventilated outlet, valves connected to the inlet and to the inlet and controlled from the water surface to obtain and retain a sample of the drilling mud from the annular space in the chamber containing means for increasing the volume and reducing the pressure of the sample to a predetermined degree, pressure measuring devices connected to the chamber for measurement of the pressure of the sludge sample therein, s.sludge weight measuring devices connected to the chamber for measuring the weight of the sludge sample therein, devices for measuring the chamber expansion to thus determine the amount of gas in the sample, and reading instruments above the water in connection with the aforementioned measuring devices.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the sludge weight measuring devices are located at a distance from the top of the chamber.

12. Procedure for measuring the properties of drilling mud in a subsea drilling where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized by collecting in a closed container at a position below the surface of the water a sample of the sludge from the annular space under ambient conditions, expanding the container to an extent that reduces the pressure therein to atmospheric pressure, and measuring the container expansion required to reduce the pressure, which gives an indication of the amount of gas in the drilling mud.

13. Method according to claim 12, characterized by measuring the specific weight of the sludge at a place in the container at a distance from the top of this for determining the sludge weight.

14. Method for measuring the properties of drilling mud in a subsea drilling where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized by collection in a closed container in a position below the water surface of a sample of the mud from the ring-shaped space under ambient conditions, expanding the container to an extent that reduces the pressure therein to atmospheric pressure, and measuring the weight a,v of the sludge in the container and sending signals resulting from the measurements to the water surface.

15. Method according to claim 14, characterized in that the weight is determined by measuring the differential pressure over a predetermined vertical column of mud at a distance from the top of the container.

16. Method for measuring the properties of drilling mud in a subsea drilling where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized by collection in a closed container in a position below the water surface of a sample of the mud from the annular space under ambient conditions, measuring the pressure in the container, expanding the container volume to reduce the pressure therein, measuring the container expansion required to reduce the pressure, whereby the amount of gas in the drilling mud can be determined, and sending signals to the water surface in relation to the latter measurement .

17. Method for measuring the properties of drilling mud in a subsea drilling where the mud flows down through a drill string and up into the annular space between this and a riser, characterized by collection in a closed container in a position below the water surface of a sample of the mud from the annular space, measuring the weight of the sludge in the closed container and sending signals to the surface in relation to the measured weight.