NO781762L - Fremgangsmaate til montering av en kabel for telemetri i et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til etablering og opprettholdelse av elektrisk kontinuitet gjennom en borestreng ved anvendelse av en isolert elektrisk leder. Særlig angår oppfinnelsen en fremgangsmåte og en anordning som skal hindre kabelen som er lagret i en roterende borestreng,

i å sno seg eller danne floker på grunn av boreoperasjonene.

Ved boring av oljebrønner, gassbrønner og liknende borehull er det ofte ønskelig å overføre elektrisk energi mellom utstyr på overflaten og utstyr nede i hullet. En anvendelse der elektriske overføringer har fått særlig betydning i de senere år er i telemetrisystemer for brønnboring, beregnet på å. føle, overføre og motta informasjoner som angir tilstandene under overflaten. Dette er i fagverdenen blitt kjent som "logging while drilling".

Et hovedproblem som er knyttet til telemetrisystemer for brønnboring har vært å få til pålitelige midler til over-føring av et elektrisk signal mellom utstyr på overflaten og utstyr under overflaten. Dette problem vil best kunne forstås etter en betraktning av den måte hvorpå rotasjonsboringer normalt utføres. Ved vanlig rotasjonsboring blir et borehull dypere og dypere ved rotasjon av en borestreng som har en borkrone ved den nedre ende. Lengder av borerør, vanligvis 10 m lange, føyes til borestrengen, en av gangen, etterhvert som borehullet blir dypere. Ved tilpasning av et elektrisk tele-metrisystem til utstyr for rotasjonsboring må midlene til over-føring av elektriske signaler gjennom borestrengen være slik at de muliggjør tilføyelse av ytterligere rørlengder til borestrengen etterhvert som hullet bores dypere.

Et tidlig forslag til løsning av dette problem med-førte anvendelse av en sammenhengende elektrisk kabel som kunne senkes inne i borestrengen og være tilkoplet utstyr under overflaten. Denne teknikk krevet imidlertid uttrekning av kabelen fra borestrengen hver gang en rørlengde ble tilføyet denne.Et annet forslag til løsning gikk ut på anvendelse av et spesielt borerør. Hver rørseksjon ,i dette spesielle rør er forsynt med en elektrisk leder med koplinger ved motstående ender. Elektrisk kontinuitet får man ved sammenføyningen mellom to rør-seksjoner ved at koplingene på én seksjon er i kontakt med en kopling på en tilstøtende rørseksjon (se U.S. patent 3.518.608 og 3.518.609)- Ulempene ved dette system er de høye omkost-ninger av de spesielle rørseksjoner, behovet for et stort antall elektriske forbindelser (en ved hver sammenføyning) og vanskelighetene ved å opprettholde isolasjon av de elektriske forbindelser ved hver sammenføyning.

Nok et forslag til løsning går ut .på anvendelse av kabelseksjoner anbrakt i hver rørseksjon (se U.S. patent nr. 2.748.258). Kabelseksjonene blir koplet sammen når rørseksjoner føyes til borestrengen. Hver kabelseksjon er normalt noe lenger enn den tilhørende rørseksjon med det resultat at det oppstår en viss slakkhet i lederen til enhver tid. Borvæske som strøm-mer gjennom borestrengen søker å trekke den løse kabel nedad, og dette kan føre til skade på forbindelser og at kabelen danner floker.

Et nyere trinn i utviklingen av kabelsystemer for telemetrioperasjoner ved brønnboring er beskrevet i U.S. patent nr. 3-825-078. Kabelsystemet som er beskrevet i dette patent anvender en kabel som er lagt i sløyfer og som gjør det mulig å strekke ut kabelstrengen etterhvert som borestrengen forlenges. Erfaringer med dette system har vist at kabelen som overlapper seg selv noen ganger, danner floker som resultat av rotasjonen av borerøret eller på grunn av væske som flyter gjennom borestrengen.

En fremgangsmåte til å hindre kabel som er lagt i sløyfer i å danne floker er beskrevet i U.S. patent 3-825.079-

I henhold til en utførelsesform for oppfinnelsen ved dette patent reduseres flokedannelser i den overlappende kabel ved at det anvendes en skinnegang mellom en fast øvre understøttelse og en nedre aksialt bevegelig vekt. Understøttelsen og vekten holder kabelen slik at den overlapper seg selv og muliggjør uttrekning av lagret kabel etterhvert som boringen skrider frem, men reduserer vridning eller snoing av kabelen som er lagt i sløyfer. Dette system er imidlertid komplisert fordi det krever lange skinneseksjoner som må senkes ned i og trekkes ut av borestrengen. Videre har denne løsning en begrensning av den kabellengde som kan lagres.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme

frem til en elektrisk krets mellom utstyr under overflaten i en brønn og utstyr på overflaten for dermed å muliggjøre over-våkning av tilstandene under overflaten når boring pågår. Særlig tar oppfinnelsen sikte på en forbedret fremgangsmåte

og anordning som hindrer sløyfelagt kabel i å floke seg.

Kabelen strekker seg i rørstrengen fra et område under overflaten, rundt en øvre understøttelsesanordning og en nedre trinseanordning til overflaten, hvorved overskytende lengde av kabelen lagres i borestrengen.

Et nytt trekk ved oppfinnelsen består i anordningen av en lang vekt på den nedre trinseanordning, og denne er hindret i å rotere i forhold til borestrengen av en spesielt formet styreanordning anbrakt med mellomrom langs borestrengen. Vekten er lenger enn avstanden mellom to og to styreanordninger, hvorved innbyrdes rotasjon av vekten i forhold til borestrengen hindres når boring pågår mens aksialbevegelse til-lates. En flerhet av styreanordninger er anbrakt og fortrinnsvis installert ved hver rørsammenføyning over et passende område av borestrengen. En begrensningsring er anbrakt i borestrengen under vekten og tjener til å hindre vekten i å falle under styreområdet.

Den øvre understøttelsesanordning er festet til borestrengen. Ved å hindre innbyrdes rotasjon av vekten holdes, den nedre trinseanordning og øvre understøttelse stort sett i flukt med hverandre, og dermed unngås flokedannelser i kabelen i det område der denne overlapper seg selv.

Fremgangsmåten går ut på anbringelse av en flerhet

av styreanordninger i en rørstreng over det ønskede område, anbringelse av en elektrisk kabel i rørstrengen slik.at den strekker seg fra området under overflaten og opp til overflaten, og slik at kabelen ligger i et overlappende mønster ved at den ligger over en øvre understøttelse og rundt en nedre trinse-

anordning som er festet til en lang vekt. Etterhvert som boreoperasjonen skrider frem forlenges borestrengen. De overlappende kabeldeler utgjør en lagret kabel som kan mates oppad gjennom de enkelte rørseksjoner som føyes til borestrengen.

En viktig fordel med fremgangsmåten og anordningen

i henhold til oppfinnelsen sammenliknet med teknikkens stand er at rotasjon av den øvre understøttelsesanordning og den nedre trinseanordning i forhold til hverandre og i forhold til borestrengen forhindres slik at man unngår flokedannelser i kabelen og uten behov for å anvende en meget lang skinnegang.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der:

Fig. 1 skjematisk viser brønnboreutstyr forsynt med

en elektrisk leder for overføring av et elektrisk signal mellom et område under overflaten og opp til utstyr på overflaten,

fig. 2A og 2B som hører sammen, viser i snitt og sett fra siden, en anordning utført i henhold til foreliggende oppfinnelse, vel egnet for telemetri i forbindelse med brønn-boring,

fig. 3 viser i forstørret målestokk og sett fra siden, en del av anordningen som er vist på fig. 2, der man ser detaljer ved styreringen på den flate vekt,

fig. 4 viser et snitt gjennom anordningen som er gjen-gitt på fig. 2B med snittplanet lagt stort sett langs linjen 4-4,

fig. 5 viser et snitt gjennom anordningen på fig. 2B med snittplanet lagt stort sett langs linjen 5-5 og

fig. 6-9 viser skjematisk en foretrukken rekke av trinn ved innføring av styreringer i rørstrengen.

Vanlig utstyr for rotasjonsboring slik det er skjematisk vist på fig. 1, omfatter en svivel 10, en kelly 11,

en rørformet borestreng 12 og en borkrone 13» Den nedre del av borstrengen 12 og borkronen 13 er vist i forstørret målestokk for bedre å illustrere oppfinnelsen. Disse komponenter som er koplet sammen på den viste måte henger i boretårnet 14 ved hjelp av heiseutstyr. Kellyen 11 stikker gjennom en dreieskive l6 og er forbundet med den øvre ende av borestrengen 12. Uttrykket "borestreng" slik det her benyttes, skal omfatte den

søyle av rør som ligger mellom kronen 13 og kellyen 11, og uttrykket "rørstreng" skal omfatte den komplette rørsøyle og herunder også kellyen 11. Hoveddelen av borestrengen 12 dannes normalt av borerøret der den nedre del er dannet av borekraver. Borestrengen 12 består av individuelle rørseksjoner, enten borerør eller borekraver som er forbundet med hverandre ende-mot-ende.

Borehullet 17 bores dypere ved at borestrengen 12

og kronen 13 settes i rotasjon, samtidig med at borvæske pumpes gjennom borstrengen 12 og opp gjennom borehullet i .det ring-formede rom mellom dette og borstrengen. Borvæske tilføres svivelen 10 gjennom en slange (ikke vist) tilknyttet slange-forbindelsen 18, og føres tilbake til væskesystemet på overflaten gjennom et rør 19- En kellybøssing 20 kopler dreieskiven 16 til kellyen 11 og danner en anordning for kraftover-føring fra dreieskiven 16 til borestrengen 12 og kronen 13-

Man skal merke seg at anvendelse av en kraftoverførende svivel kan eliminere behovet for kelly og dreieskive. Foreliggende oppfinnelse kan imidlertid også benyttes i systemer som anvender en kraftoverførende svivel i stedet for en kelly og dreieskive, men som illustrasjon av oppfinnelsen er denne beskrevet anvendt i forbindelse med en kelly- og dreieskiveanordning.

Som nevnt tidligere er det ofte ønskelig å overvåke boretilstandene under overflaten når boring pågår. Dette krever måling av en fysisk tilstand under overflaten, overføring av disse opplysninger som et elektrisk signal til overflaten og omdannelse av signalet til en hensiktsmessig form. Typiske situasjoner der telemetri kan anvendes under boreoperasjoner innbefatter boring gjennom unormale trykksoner, boring gjennom soner der avvikelser for borehullet kan være et problem, retningsboring, prøveboring og liknende.

Selv om foreliggende oppfinnelse kan anvendes ved omtrent enhver boreoperasjon der det benyttes en elektrisk leder i et borerør til overføring av elektrisk energi mellom et område under overflaten og opp til overflaten, har oppfinnelsen spesielt fordelaktig anvendelse i telemetrisystemer for brønnboring av den art som er vist på fig. 1, der man har et instrument 21, en kabel 22 og en mottaker 28. Uttrykket "kabel" slik det her benyttes i forbindelse med telemetri, skal omfatte en elektrisk leder av en hvilken som helst stør-relse. Slike kabler innbefatter en isolert enkeltlederkabel/. eller en flerlederkabel. Kabler for telemetri ved brønnboring er fortrinnsvis armert med tråd eller bånd.

Instrumentet 21 som er i stand til , måle tilstander under overflaten og til å frembringe et elektrisk■signal som angir eller representerer denne tilstand, er montert over borkronen 13 i borestrengen 12. En rekke forskjellige anordninger som er i stand til å måle fysiske tilstander er tilgjengelige. Disse omfatter transduktorer for måling av trykk, temperatur, mekaniske påkjenninger og liknende, instrumenter for måling av slamegenskaper, såsom elektrisk motstand, spesifikk■vekt eller gassinnhold, landmålerinstrumenter for måling av hullets av-vikelse fra bestemte retninger og måleinstrumenter for måling av motstand eller andre egenskaper i undergrunnsformasjonene. Instrumentet 21 kan være batteridrevet eller drevet på strøm som sendes gjennom kabelen 22. Som et alternativ kan en gene-rator under overflaten, drevet av væske som strømmer gjennom borestrengen 12, benyttes til å drive instrumentet 21.

Energi som sendes gjennom kabelen 22, kan være et signal frembrakt av instrumentet 21 under overflaten og det overføres til en mottaker 28 på overflaten. Energien kan imidlertid være elektrisk kraft som sendes fra overflaten for å sette igang eller drive et instrument under overflaten eller en motor. Videre kan energi sendes ned gjennom kabelen 22 for å drive instrumentet 21 og samtidig sendes opplysninger tilbake gjennom den samme leder.

Ved telemetrioperasjoner er det fordelaktig at energien som overføres er i form av et pulserende signal. Informasjoner kan da sendes ved å variere antall amplitude, bredde eller mellomrom for pulsene i et elektrisk pulstog, eller informasjonen kan sendes ved modulering av frekvens eller amplitude for et pulserende signal. Mer en en transduktor eller en annen anordning kan anvendes i systemet, og i så tilfelle kan et multiplekstrinn benyttes for sending av de forskjellige signaler over en enkelt leder.

I den foretrukne utførelsesform for foreliggende oppfinnelse holdes en del av kabelen 22 strukket. Som skjematisk vist på fig. 1 strekker kabelen 22 seg fra instrumentet■21 rundt en øvre understøttelsesanordning 23 og en nedre trinseanordning 24 anbrakt i borestrengen 12 og til overflaten, der den er forbundet med kellykabelen 25• Ved denne utførelses-form strekker kellykabelen 25 seg gjennom kellyen 11 og er forbundet med en kopling ved den øvre ende av kellyen 11. Det skal imidlertid påpekes at kabelen 25 kan være innleiret i kellyen 11, og i så tilfelle vil kabelen 22 strekke seg til den øvre ende av borestrengen 12 og være forbundet med kellykabelen 25 ved dette punkt. Por å lette tilføyelse av rørsek-sjoner til borestrengen 12 er det imidlertid å foretrekke at kellykabelen 25 strekker seg gjennom det indre av kellyen 11 og har en endedel 31 som strekker seg noe lenger enn lengden av en rørseksjon under den nedre ende av kellyen 11. Denne anordning er vist og beskrevet i U.S. patent nr. 3-825-078.

Hvis telemetrioperasjoner skal utføres mens kellyen 11 og borestrengen 12 roterer, vil den øvre ende av kellykabelen 25 bli koplet til en anordning 26 som er i stand til å overføre elektrisk energi fra en roterende del til en stillestående del. Anordningen 26 kan være en roterende transforma-tor med en rotor festet til kellyen 11 og en stator festet til den stillestående del av svivelen 10, eller den kan være utstyrt med en anordning som har sleperinger og børster. Anordningen 26 og den elektriske leder 27 utgjør et middel til over-føring av signaler fra kabelen 22 i rørstrengen til mottakeren 28. Returbanen for den elektriske krets kan dannes av en flerhet av jordkretser, men den omfatter fortrinnsvis rørstrengen eller lederens armering. Lederen 29 og en del av returbanen kopler den stasjonære del av anordningen 26 til mottakeren 28. Hvis telemetrioperasjoner skal utføres mens borestrengen 12 og kellyen 11 er stillestående behøver man ikke anordningen 26, og lederne 27 og 29 kan være koplet direkte til kabelen 22 og jord gjennom passende forbindelse. I denne situasjon må lederne 27 og 29 frakoples kellyen og borestrengen 12 når disse er i virksomhet. Andre midler til overføring av signaler til mottakeren 28 innbefatter en trådløs sender som er koplet til kablene 22 eller 25 og er anbrakt på en roterende del, f.eks. kellyen 11.

Mottakeren 28 er et instrument som er i stand til å motta de signaler instrumentet 21 frembringer og til å redusere

disse signaler til en avlesbar form.

Som nevnt tidligere innbefatter utstyret for å holde kabelen 22 i et overlappende mønster en øvre understøttelses-anordning 23 og en nedre trinseanordning 24. Kabelen 22 er ved sin nedre avslutning forsynt med en kopling 33 for tilkopling til instrumentet 21. Kabelen 22 strekker seg fra instrumentet oppad og rundt den øvre understøttelsesanordning 23, ned til og rundt den nedre trinseanordning 24 og oppad til overflaten, der dens øvre avslutningsende har en kopling 34 beregnet på å passe sammen med en kopling 35 ved endepartiet 31 av kellykabelen. 25. På denne måte vil kablene ligge i tre deler 36, 37 og 38 som overlapper hverandre.

Den øvre understøttelsesanordning 23 er montert i rørstrengen 12, og den nedre trinseanordning 24 henger i en sløyfedel av kabelen 22. Som beskrevet mer i detalj i det følgende er en lang vekt 32 fast forbundet med den nedre trinseanordning 24. Vekten 32 er fortrinnsvis en forholdsvis flat, stiv del. Hver sammenføyning i rørstrengen 12 mellom vekten 32 og den øvre understøttelsesanordning 23 er forsynt med.en styreanordning 75 som er spesielt formet for å begrense rotasjons-bevegelse av vekten 32 i forhold til rørstrengen. Vekten 32 holder de overlappende kabeldeler 37338 strammet, og de hindres i å rotere under rotasjonsboring ved hjelp av styreanordningen. Den nedre trinseanordning 24<p>g vekten 32 kan imidlertid fritt bevege seg opp og ned i rørstrengen 12 slik at kabelen 22 kan trekkes opp ved overflaten for tilføyelse av ytterligere kabel.

Med telemetriutstyr anordnet som vist, kan det ut-føres "logging while drilling" operasjoner. En transduktor eller et annet føleelement 30 kan være anbrakt ved den nedre ende 42 og være innrettet til å måle en tilstand, f.eks. trykk, temperatur eller egenskaper ved slammet i borehullet 17. Den målte verdi blir omdannet til et elektrisk signal i instrumentet 21 og sendt via lederne 22, 25 og 273til mottakeren 28 som omformer verdiene til hensiktsmessige tekniske enheter. Telemetrioperasjonene kan utføres mens boringen pågår. Borestrengen 12 med styreanordninger 75 og nedsenket telemetriutstyr, innbefattende kablen 22, undersøttelsesanordningen 23, trinseanordningen 24 og vekten 32, roterer som en enhet med rotasjonshastigheter som boringen utføres med og som ligger 6

mellom 50 og 200 omdr./min.

Når det blir nødvendig å forlenge borestrengen 12, blir telemetri- og boreoperasjoner midlertidig avbrutt, og en rørseksjon innføres i borestrengen 12 på følgende måte: Borestrengen 12 henges opp i dreieskiven 16, kellyen 11 fri-gjøres fra borestrengen 12 og heves inntil koplingene 34 og 35 trekkes ut. Dette løfter den nedre trinseanordning 24 og forkorter lengdene av de overlappende deler 36, 37 og 38 av kabelen. Koplingene 34 og 35 tas -fra hverandre, og med koplingen 34 understøttet ved den øvre ende av borestrengen 12 føres endepartiet 31 av kellykabelen 25 gjennom den rørseksjon som skal tilføyes. Kellyen 11 blir så koplet til den øvre ende av den tilføyde rørseksjon. Disse deler ligger hevet over rørstrengen 12. Etter ny sammenkopling av koplingene 34 og 36 blir den ytterligere rørseksjon .skrudd inn i borestrengen 12, hvoretter utstyret er klart til å gjenoppta boring og telemetrioperasjoner.

Det overlappende mønster kablen ligger i lagrer dermed ekstra lengder av lederen i rørstrengen 12. Størrelsen på overskytende kabel er lik den samlede lengde av de overlappende kabeldeler 37, 38. Den overskytende kabel brukes opp i trinn etterhvert som ytterligere rørseksjoner føyes til borestrengen. Når de overskytende lengder av lederen er brukt opp, vil den nedre trinseanordning 24 være kommet opp til den øvre under-støttelsesanordning 23, og ledersystemet vil da normalt bli trukket ut av borestrengen.

Por at telemetrisystemet skal kunne arbeide i lange perioder er det ønskelig å lagre så meget kabel som mulig i rørstrengen, noe som fører til lange lengder av kabeldelene 37, 38. Erfaring med denne type kabelsystem har vist at lange lengder av overlappende kabel har tilbøyelighet til å floke seg på grunn av rotasjonsvirkningen fra rørstrengen når den nedre trinseanordning 24 henger fritt.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å holde den elektriske kabel 22 riktig i rørstrengen 12 under boreoperasjonen. Tidligere, har man funnet at ved å holde kabelseksj onen 36 strammet reduserte man mulighetene for flokedannelser i kabeldelene, men floker ble ikke eliminert. I U.S. patent 3-957-118 er det beskrevet en kabelgripeanordning for stramning av kabel seksjonen 36, og denne gripeanordning tillot bevegelse oppad av seksjonen 36, men hindret bevegelse nedad. Det har nå vist seg at flokedannelser i kabelen kan elimineres ved å benytte anordninger til å hindre den nedre trinseanordning 24 i å rotere både i forhold til den øvre understøttelsesanordning 23 og i forhold til rørstrengen 12. Ved en foretrukken ut-førelsesform for denne oppfinnelse holdes kabelseksjonen 36 strammet ved hjelp av en kabelgripeanordning. Ved en foretrukken utførelsesform for foreliggende oppfinnelse anvendes det midler ved den nedre trinseanordning 24 og i rørstrengen 12 for å begrense rotasjonen av den nedre trinseanordning 24, og midlene innbefatter en flat vekt 32 som er festet til anordningen 24 og har en større lengde enn lengden av en enkel rørseksjon. Røstrengen 12 har styreanordninger 75 som er anbrakt i utvalgte rørsammenføyninger over den opprinnelige lengde av de kabeldeler som er lagt i sløyfe. Styreanordningene 75 virker sammen med vekten 32 når boring pågår og hindrer sammensnoing av kabeldelene 36, 37>38.

I korthet blir telemetrisystemet installert ved at man først anbringer borestrengen 12 i borehullet 17,og borestrengen har styreanordninger 75 ved valgte rørsammenføyninger over kabellagringslengden. Videre settes den nedre del 4l med instrumentet 21 på plass, sammen med den nedre del 42, hvoretter kabelen 22 senkes ned, utstyrt med koplingen 33>inne i borestrengen 12, idet koplingen 33 forbindes med instrumentet 21, og koplingen gir ikke bare elektrisk kontakt med instrumentet, men forankrer også kabelen 22 til dette. Kabelen 22 legges så rundt den øvre understøttelsesanordning 23 som innbefatter kabelgripeanordningen 40 og rundt den nedre trinseanordning 24 hvortil den flate vekt 32 er festet. Med kabelsystemet i borestrengen 12 strammes kabelen 22 med en kraft,

og dette setter hele kabelen, innbefattende delen 36, under strekk. Når denne strekkraft avlastes, vil kabelgripeanordningen 40 holde strekket på kabeldelen 36. Telemetri- og bore-utstyr er således koplet sammen og tillater utførelse av "logging while drilling". Etterhvert som boringen skrider frem og ytterligere rørseksjoner skal tilføyes kan hver rørseksjon innføres i rørstrengen etter behov, og de overlappende deler trekkes opp gjennom de tilføyde rørseksjoner på den måte som er'

beskrevet tidligere. Dette kan fortsette inntil den overskytende kabel er brukt opp, noe som finner sted når den nedre trinseanordning 24 kommer opp til den øvre understøttelses-anordning 23- På dette tidspunkt kan kabelen 22 trekkes opp ved hjelp av en oppadrettet kraft ved overflaten. Først,;blir det kors som holder den øvre understøttelsesanordning 23 i borestrengen 12 frigjort, og når en på forhånd besstemt kabel-stramning er nådd, frikoples koplingen 33 fra instrumentet 21 slik at det hele kan tas opp.

Som best vist på fig. 2A omfatter den øvre under-støttelsesanordning 23 et langstrakt legeme 45, en trinse 46 som er dreibart lagret på legemet 45, understøttelsesarmer 47 og styreruller 48 og 49. Trinsen 46 er lagret for fri rotasjon på en aksel 51 og står i en åpning 52 i legemet 45. Ut-siden av åpningen 52 er lukket med et deksel 53 (vist delvis fjernet på fig. 2A).

Trinsen 46 har et spor langs den ytre omkrets for styring av kabelen 22. Trinsens delesirkel er tilstrekkelig liten til å passe inn i borestrengen 12, men. tilstrekkelig, stor til at den tillater ombøyning av kabelen 22 uten knekk. Rullene 48 og 49 er montert for fri rotasjon i en åpning 54

i legemet 45 på et sted over trinseåpningen 52, men vinkel-forskjøvet fra denne. Åpningen 54 er lukket på en side av et deksel 56 (vist delvis fjernet på fig. 2A). Dekslene 53 og 56 er festet til legemet 45 med festemidler som f.eks. skruer, men kan tas av for å muliggjøre riktig plasering av kabelen 22 på understøttelsesanordningen 23-

Bærearmene 47 som er svingbart lagret ved den øvre ende av legemet 45, danner sammen et hjulkors for feste av understøttelsen i borestrengen 12. I festet stilling stikker armene 47 radielt utad, som vist, og hviler på bøssingenden 57 av en borerørseksjon. Armene 47 er imidlertid svingbare nedad og inn i passende utformede spalter i legemet 45}slik at anordningen kan trekkes opp av borestrengen 12 hvis det er behov for det. En sentral åpning strekker seg fra åpningen 54 gjennom, den øvre neseende 55 av legemet 45- En ikke vist side-spalte gir adgang til neseåpningen slik at kabelen 22 kan plaseres her. Den øvre understøttelsesanordning 23 innbefatter også en kabelgripeanordning 40. En kabelgripeanordning som er egnet for anvendelse sammen med foreliggende oppfinnelse er beskrevet i U.S. patent nr. 3-957-H8.

Som vist på fig. 2B innbefatter den nedre trinseanordning 24 et legeme 60, en trinse 6l som er lagret for fri rotasjon i legemet 60, og en lang vekt 32. Trinsen 6l er montert på legemet 60 i en åpning som på en side er lukket av et avtagbart deksel 63-

Som også vist på fig. 2A er den nedre ende av legemet 45 utført spisst for å passe til en tilsvarende formet for-dypning ved den øvre ende 59 av legemet 60. Kabelstyringer 50 og 64 er også anordnet nær den nedre ende av legemet 45 og den øvre ende av legemet 60. Styringene 50 og 64 er hver forsynt" med tre kabelåpninger i flukt med hverandre.

Kabelen 22 strekker seg parallelt(fra topp til bunn) gjennom neseenden 55 av legemet 45, mellom styrerullene 48 og 49, gjennom styringer 50 og 64, ned og rundt trinsen 6l, tilbake gjennom styringer 50 og 64, opp og rundt trinsen 46,

ned gjennom kabelgripeanordningen 40, gjennom styringer 50 og 64 og sluttelig ned til instrumentet 21 som er forankret i borestrengen 12. De overlappende kabeldeler som dannes av anordningene 23 og 24 er betegnet med de sammen henvisningstall (36, 37 og 38) og er skjematisk vist på fig. 1.

Som nevnt tidligere er den nedre trinseanordning 24 og vekten 32 hengende i en sløyfeformet del, f.eks. delene 37, 38 av kabelen 22, og er bevegelige aksialt i rørstrengen 12 ved innføring av eller uttrekning av kabelen til overflaten. Styreanordningene 75 som fortrinnsvis innsettes ved hver rør-sammenf øyning over hele kabellagringslengden hindrer vekten 32 og den nedre anordning 24 i å rotere i forhold til både den øvre understøttelsesanordning 23 og borestrengen 12.

På fig. 2B og 3 omfatter vekten 32 flere flate, rektangulære stålseksjoner som er satt sammen og innført i borestrengen 12 for å danne en lang, tynn, rektangulær strimmel av tilstrekkelig vekt til å stramme de overlappende kabeldeler 37338. Styreanordningen 75 innbefatter en styreringhylse 76, en styrering 77 med låsepinner 78 og en rotasjonsbegrensende sektor 79, samt en strammering 80. ("Hylse" er her et kort gjenget rørstykke som kan innskytes i borestrengen). Som vist på fig. 4 omslutter den .rotasjonsbegrensende sektor 79 for trinnsvis en bue på 120° rundt den indre omkrets av styreringen 77- Buen kan imidlertid være mellom 80° og omtrent

l60°. Utenfor disse grenser vil den flate vekt enten kile seg fast eller den begrensende sektor vil ikke på en effektiv

måte hindre rotasjon, eller meget stor nøyaktighet kreves for å rette inn sektorene.

Som tydeligere vist ved det utskårne parti på fig. 3 er den rotasjonsbegrensende sektor 79 stort sett rombeformet og strekker seg radielt innad fra den sylindriske innside av borestrengen 12. Tykkelsen av den rotasjonsbegrensende sektor avhenger av diameteren av borerøret 12 og bredden av vekten 32. Avstanden mellom et punkt på overflaten av den rotasjonsbegrensende sektor 79 og et motstående punkt på styreringen 77 skal være mindre enn bredden av vekten 32. En sperrering 83

er innsatt i en rørsammenføyning ved den nedre ende av beveg-elsesbanen for vekten 32 for å hindre noen av kabellagringskomponentene i å falle til bunnen av hullet hvis kabelen skulle ryke ved et uhell.

Som vist på de skjematiske illustrasjoner i fig. 6-9 kan installasjon av styreringanordningene 75 og lagringen av kabelen i borestrengen 12 foregå.som forklart i det følgende. Til å begynne med blir endestykkene av hver seksjon av bore-røret som skal tilføyes, ved innføring av styreanordningene tegnet inn for å danne innrettede indeksmerker. Den øverste rørseksjon 85 av-en borestreng 12 henges opp i dreieskiven 16 (fig. 6). Rørseksjonen 85 har et indeksmerke 86 risset inn på det øvre endestykke 87 av borerørseksjonen 85-

Med henvisning også til fig. 2B', 3>4 og 5 for detaljer i konstruksjonen av styreanordningene 753blir en styreringhylse 76 skrudd sammen med den hengende borerørseksjon 85 med passende dreiemoment. Styreringen 77 anbringes inne i styreringhylsen 76, hvoretter den rotasjonsbegrensende sektor 79 rettes inn med indeksmerket 86 på endestykket 87 av den hengende rørseksjon 85. Styreringen 77 hindres i å rotere i hylsen 76 ved inngrep mellom låsepinner 78 og pinnehull 84

(se fig. 5)• En strammering 80 blir deretter innsatt over styreringen 77 for å hindre ytterligere vertikalbevegelse, hvorved man reduserer slitasje på låsepinnene 87 og den nedre kant av styreringen 77•

En annen borerørseksjon 88 blir deretter skrudd ned

i den øvre ende av styreringhyIsen 76 og det rette koplings-dreiemoment blir utøvet (fig. 7)- Utstrekningen av vinkel-forskyvningen Q for indeksmerket 89 på det nedre endestykke av rørseksjonen 88 fra det opprinnelige indeksmerke 86 måles,

og borestrengen 12 senkes ned i borehullet 17 (ikke vist) et stykke svarende til lengden av den tilføyede rørseksjon 88

(fig. 8). Igjen blir hele borestrengen 12 opphengt ved det øvre endestykke 91 på den tilføyede rørseksjon 88 i dreieskiven l6 og en ytterligere styreringhylse 76' blir skrudd på plass.

En styrering 77 innsettes i styreringhylsen 76' og orienteres

i forhold til den opprinnelig innsatte styrering. Dette fore-går ved at man noterer posisjonen av indeksmerket 92 på det øvre endestykke 91 på det tilføyede borerørseksjon 88 (svarende til vinkelstillingen av indeksmerket 89 på det nedre endestykke 90), og forskyver den rotasjonsbegrensende sektor 79

på styreringen 77 i hylsen 76' i omkretsretningen fra indeksmerket 92 over en vinkel 6 (svarende til den tidligere målte vinkelforskyvning). En annen strammering 80 innsettes som tidligere. Som angitt på fig. 9 kan ytterligere borerørseksjoner (f.eks. ved rørseksjonen 93) og styreanordninger 75 tilføres og orienteres på samme måte for å danne rotasjonsbegrensende sektorer 79 som er aksialt rettet inn med det opprinnelige indeksmerket 86 ved hver rørsammenføyning over det område der kabelen ligger lagret. Innretning av.de rotasjonsbegrensende sektorer 79 er viktig da vekten 32 og de overlappende kabeldeler ellers ville bli vridd eller snodd etterhvert som den lagrede kabel brukes opp.

Etterat styreringanordningene 75 er blitt installert, kan kabellagringskomponentene innføres i borestrengen 12 i henhold til den følgende prosedyre og under henvisning til fig. 1, 2A og 2B. Kabelen 22, forsynt med en låsende kopling 33, senkes ned i borestrengen 12 og låses til instrumentet 21 slik at kabelen 22 kan komme under strekk. Videre er forbind-elsen slik at den frigjøres ved utøvelse av en på forhånd inn-stilt oppadrettet kraft.

Kabelen 22 anbringes deretter på de øvre og nedre anordninger 23 og 24. Disse anordninger sammen med den flate vekt 32, blir innført i borestrengen 12. Bærearmene 47 anbringes på den bærende skulder i endestykket 8l på den øvre rørsammen-føyning. Kabelen 22 strekker seg da fra instrumentet 21 opp til og rundt den øvre trinse 46, ned og rundt kabelgripeanordningen 40, ned og rundt den nedre trinse 6l og opp og gjennom neseenden 55 på legemet 45• En kraft utøves så på kabelen 22 ved overflaten for å stramme kabeldelen 36. Den nedre trinseanordning 24 heves inntil dens øvre ende 59 går sammen med den nedre ende 58 av understøttelsesanordningen 23. Ytterligere kraft strammer kabelen 22 rundt de forskjellige trinser og styreruller og utøver et strekk på kabeldelen 36 som holdes av kabelgripeanordningen 40.

Etterat kabelen er strammet riktig, kan ytterligere

b

kabel 22 rulles ut og innføres i borestrengen 12. Dette senker den nedre trinseanordning 24 og vekten 32 i borestrengen 12 slik at det dannes overlappende partier 37538 som, som forklart tidligere, utgjør den lagrede kabel. Vekten 32 blir auto-matisk stilt riktig i borestrengen 12 av de rotasjonsbegrensende sektorer 79. Hvis vekten 32 vrir seg og blir stående uriktig i forhold til en gitt rotasjonsbegrensende sektor 79 blir dette korrigert idet vekten 32 glir ned langs den vinkel-formede del av den rombeformede rotasjonsbegrensende sektor 79-Kabel kan innføres inntil vekten 32 støter på sperreringen 833noe som angir at den rette mengde av kabel nu er lagret. En kopling 34 blir så forbundet med den øvre ende av kabelen 22. Denne kopling 34 og borestrengen forbindes med henholdsvis kellykabelen 25 og kellyen 11, hvoretter systemet er klar til å begynne boreoperasjoner og telemetrioperasjoner.

Informasjoner fra instrumentet 21 sendes gjennom lederne 22, 25 og 27 til mottakeren 28. Borestrengen blir så periodisk forlenget ved tilføyelse av rørseksjoner, og kabelen 22 økes med samme lengde ved at lagret kabel trekkes opp. Dette kan gjentas inntil den lagrede kabel er fullt utnyttet, noe som skjer når den nedre trinseanordning 24 kommer i anlegg mot den øvre understøttelsesanordning 23- Ekstra kabel kan lagres pånytt ved innføring av ytterligere kabel i borestrengen 12. Dermed senkes igjen den nedre trinseanordning 24 i rørstrengen 12. Ellers kan kabelsystemet trekkes opp av borerøret. Når borestrengen 12 henger på dreieskiven 16 og med kellyen 11 og kellykabelen 25 koplet fra borestrengen 12 og kabelen 22, utøves det en oppadrettet kraft på kabelen 22. Dette bringer den nedre trinseanordning 24 i anlegg mot den øvre understøttelses-anordning 23- Utøvelsen av en strekkraft blir så overført til koplingen 33 gjennom kabelen 22. Når trekkraften overstiger et på forhånd bestemt nivå, slipper koplingen 33 instrumentet 21 slik at kabelen 22 og anordningene 23 og 24 kan trekkes opp.

Selv om foreliggende oppfinnelse er beskrevet under henvisning til vanlige rotasjonsboreoperasjoner kan oppfinnelsen også benyttes ved andre typer boreutstyr,innbefattende turboboring og hydrauliske motorer med positiv fortrengning. Disse anordninger krever normalt en motor eller en turbin montert ved den nedre ende av borstrengen og er innrettet til å bli koplet sammen med og å drive borkronen. Motoren eller turbinen drives av borefluidet og driver på .sin side-borkronen mens borestrengen forblir stasjonær. Når denne type boreanord-ninger benyttes i retningsbestemte boreoperasjoner, er foreliggende oppfinnelse et meget nyttig middel for overføring av data vedrørende retningen, til overflaten.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til montering av en kabel for telemetri i et borehull, der en elektrisk kabel strekker seg fra et område under overflaten i en roterbar rørstreng til en øvre understøttelsesanordning, fra denne og ned til en nedre trinseanordning, samt fra den nedre trinseanordning opp til overflaten, hvilken kabel er forankret ved området under overflaten, karakterisert ved anbringelse av rotasjonsbegrensende midler ved valgte rørsammenføyninger over et på forhånd bestemt stykke av rørstrengen og anbringelse av en rektangulær vekt hengende ned fra den nedre trinseanordning i rørstrengen mer enn avstanden mellom to og to rotasjonsbegrensende midler.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved aksial innretning av de rotasjonsbegrensende midler i forhold til hverandre.

3. Fremgangsmåte til opprettholdelse av elektrisk kontinuitet mellom et område under overflaten og på overflaren i en rørstreng, hvor en kabel er anbrakt slik at den strekker seg fra et instrument under overflaten opp til og rundt en øvre understøttelsesanordning festet til rørstrengen, ned til og rundt en nedre trinseanordning og opp til overflaten, der den nedre trinseanordning fritt kan bevege seg i rørstrengen, karakterisert ved anbringelse av en flerhet av styreanordninger med innbyrdes avstander i rørstrengens lengderetning og feste av en vekt til den nedre trinseanordning, hvilken vekt er lenger enn avstanden mellom to og to styreanordninger slik at den derved hindres i å rotere i forhold til rørstrengen ved hjelp av de nevnte styreanordninger.

4. Kabelsystem for telemetri i borehull, innbefattende en kabel anbrakt i en rørstreng slik at den strekker seg fra et område under overflaten i rørstrengen til en øvre under-støttelsesanordning, fra understøttelsesanordningen til en nedre trinseanordning, fra trinseanordningen til overflaten, og videre omfatter midler for å holde den del av kabelen som strekker seg fra området under overflaten til den øvre under-støttelsesanordning strammet, karakterisert ved midler for begrensning av rotasjonen av.den nedre trinseanordning innsatt ved flere sammenføyninger over et valgt stykke av rørstrengen, og en rektangulær vekt festet til den nedre trinseanordning, hvilken vekt har en lengde som er større enn avstanden mellom to og to rørsammenføyninger som inneholder de rotasjonsbegrensende midler og en bredde som er slik at vekten kommer i anlegg mot de rotasjonsbegrensende midler ved rotasjon i forhold til rørstrengen.

5- Kabelsystem for utførelse av telemetrioperasjoner mellom et område under overflaten og overflaten i en rørstreng, omfattende en kabel som strekker seg i rørstrengen fra området under overflaten og opp til og rundt en øvre understøttelses-anordning festet til rørstrengen, ned og rundt en nedre trinseanordning og opp mot overflaten, karakterisert v e d at rørstrengen har en flerhet av rotasjonsbegrensende anordninger plasert i avstand fra hverandre i rørstrengens lengderetning, og at den nedre trinseanordning innbefatter en langstrakt vekt som strekker seg i rørstrengen over en avstand som minst er lik avstanden mellom to og to rotasjonsbegrensende anordninger, hvilke rotasjonsbegrensende anordninger er beregnet på å.hindre rotasjon av vekten i forhold til rørstrengen.

6. Kabelsystem som angitt i krav 5, karakterisert ved at vekten omfatter en rekke rektangulære sek-sjoner som er festet til hverandre i lengderetningen.

7» Kabelsystem som angitt i krav 5, karakterisert ved at hver av de rotasjonsbegrensende anordninger omfatter en hul sylindrisk hylse som kan skrus fast på en rørseksjon i rørstrengen og en rørformet del med et omkrets-parti som stikker radielt innad, hvilken rørformede del er for- skyvbar i hylsen.

8. Kabelsystem som angitt i krav J, karakterisert ved at hylsen og den rørformede del er beregnet på å samvirke slik at innbyrdes rotasjon hindres.

9. Kabelsystem som angitt i krav 7, karakterisert ved at omkretspartiet ligger over en bue mellom 80° og 160°.

10. Kabelsystem som angitt i krav 9, - karakterisert ved at buen er omtrent 120°.

11. Kabelsystem som angitt i krav 5, karakterisert ved midler for aksial innretning av de rotasjonsbegrensende midler i forhold til hverandre.

12. Kabelsystem som angitt i krav 5, karakterisert ved at det innbefatter midler for å hindre vekten i å bevege seg under en på forhånd valgt dybde i rørstrengen.

13. Kabelsystem for telemetri i et borehull, karakterisert ved at det omfatter en roterende rørstreng, en elektrisk kabel, anordninger for forankring av den nedre ende av kabelen i et område under overflaten, i den roterende rørstreng, en øvre understøttelsesanordning understøttet i rør-strengen, en nedre trinseanordning anbrakt i rørstrengen under den øvre understøttelsesanordning, hvilken kabel strekker seg fra området under overflaten opp til den øvre understøttelses-anordning, rundt den øvre understøttelsesanordning, ned til den nedre trinseanordning og opp til overflaten, hvilken øvre understøttelsesanordning innbefatter en kabelgripeanordning for stramning av kabeldelen mellom området under overflaten og den øvre understøttelsesanordning, en flat vekt festet til den nedre trinseanordning med en aksial lengde som er mer enn lengden av en rørseksjon og midler for å hindre den flate vekt i å rotere i forhold til rørstrengen når midlene er innsatt ved en flerhet av rørsammenføyninger over et valgt.område av rørstrengen.