NO803303L - Fremgangsmaate og anordning for bestemmelse av borevaeskestroem fra et borehull - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for bestemmelse av strømmen av borevæske fra et undervanns borehull, og mer bestemt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte og en anordning til bestemmelse av unormale boretilstander, f.eks. begynnelsen på en utblåsning eller manglende sirkulasjon ved hiving eller vertikal bevegelse av et flytende fartøy, hvorfra boreoperasjonen utføres.

Ved boring av undervanns borehull, særlig olje og gassbrønner under anvendelse av roterende boremetoder, strekker en hul borestreng seg fra overflaten til bunnen av borehullet. En borkrone er festet til den nedre ende av borstrengen. Borevæske (slam) sirkuleres fra overflaten gjennom borestrengen og dyser i borkronen til et ringformet rom som ligger mellom borestrengen og innsiden av borehullet. Boreslammet sirkulerer så oppad gjennom det ringformede rom til overflaten der det overføres til en eller flere tanker for behandling (f.eks. fjernelse av spon fra boringen, tilsetning av kjemikalier etc.) før resirkulering til borehullet.

Under boreoperasjonen har boreslammet flere funksjoner 'der den. viktigste er å holde tilbake væske under høyt trykk

i forskjellige jordformasjoner. Fra tid til annen vil væsken som står under høyt trykk trenge inn i borehullet og fortrenge boreslammet. Denne første inntrengning betegnes som et kick. Hvis dette finner sted er det riktig at trykkforholdene balan-seres så snart som mulig da ellers væsken under høyt trykk vil strømme opp gjennom borehullet. Denne tilstand kjennes som en utblåsning. Hvis man under boreoperasjonen støter på svake jordformasjoner, kan imidlertid det hydrostatiske trykk fra boreslammet bryte opp bergarten og boreslammet kan fritt trenge inn i formasjonen fra borehullet. Dette betegnes som tapt sirkulasjon.

En utblåsning blir på den mest effektive måte for-hindret når det nevnte kick eller den første inntrengning av formasjonens fluidum blir hurtig påvist og begrenset før dette fluidum fortrenger betydelige mengder av boreslam fra borehullet.

På samme måte vil tapt sirkul£;sjon effektivt kunne begrenses når begynnelsen av tapet kan påvises hurtig og motvirkes før en vesentlig mengde av boreslammet har strøm-met fra borehullet og inn i formasjonen. Tid er viktig når det gjelder påvisning av disse unormale.boretilstander som kan skape farlige situasjoner.

To grunnleggende metoder blir vanligvis anvendt ved borevirksomhet for å påvise "kick" eller.tapt sirkulasjon.

En metode er basert på en bestemmelse av strømmen av boreslam fra borehullet. Den annen metode er basert på en bestemmelse av volumet av boreslam som føres fra eller til- borehullet.

Den første metode går ut på å bestemme strømningshas-tigheten for boreslammet som returnerer fra borehullet og å sammenlikne denne hastighet med enten (i) hastigheten på returnerende slamstrøm på tidligere tidspunkter eller (ii) hastigheten på det boreslam. som sirkulerer ned i borehullet. Den førstnevnte metode er i alminnelig bruk og er nyttig fordi hastigheten på all sirkulerende slam i borehullet ofte holder seg stort sett konstant over lange tidsperioder. Den sistnevnte metode har den fordel at den kompenserer automatisk for normale endringer i slammets sirkulasjonshastighet. En økning i slammets returhastighet fra borehullet over en tilsvarende økning i sirkulasjonshastigheten ned i borehullet er en indikasjon på et kick. På samme måte vil et uforklarlig fall i returstrømmens hastighet være en indikasjon på tapt sirkulasjon.

Den annen grunnleggende metode ligger på bestemmelse av volumet av boreslammet som inneholdes i slamtankene på overflaten, og som er i fluidumforbindelse med borehullet. Disse tanker er i den ene eller annen av to kategorier, nemlig aktive tanker eller tripptanker.

Aktive tanker er de som boreslammet sirkuleres gjennom for fjernelse av faste stoffer og annen-behandling før re-sirkulasjon. Volumet i aktive tanker påvirkes av forskjellene mellom volumet av slam som pumpes ned i borehullet og volumet som returnerer fra dette. Selv om en rekke normale prosesser kan påvirke dette volum (fjernele av faste partikler, tilsetning av vann- eller andre materialer) vil en uforklarlig økning i volumet være en indikasjon på et kick, mens et ufor-klart fall vil angi tapt sirkulasjon.

Tripptankene er vanligvis meget mindre enn de aktive tanker og er derfor meget mer følsomme•overfor forandringer

i slamvolumet. Det er forbundet med borehullet i perioder da boreslam ikke sirkuleres ned i borehullet gjennom borestrengen. Slike ikke-sirkulerende perioder omfatter (i) tider når et kick ventes og slamsirkulasjonen er' stanset for å bestemme om det er strøm i borehullet, og (ii) tider da borestrengen fjernes fra eller settes tilbake i borehullet. Denne sistnevnte operasjon kalles en tripp og derav man navnet "tripptank". Under trippene blir forandringene i slamvolumet i tripptanken sammenliknet med den fortrengning som ventes på grunn

av innsetning eller uttagning av en gitt lengde borstreng i eller ut av borehullet. På denne, måten vil uforklarte økninger eller reduksjoner i tripptankens volum kunne bli tolket som kick.eller tapt sirkulasjon.

Uheldigvis vil boring av offshore borehull fra et flytende fartøy komplisere overvåkningen av returstrømmen av boreslam eller volumet av boreslam på overflaten. Borefar-tøyet er forbundet med borehullet med et stigerør som tjener som en forlengelse av borehullet mellom .^sjøbunnen og far-tøyet. Boreslammet returnerer til fartøyet fra borehullet gjennom et ringformet rom'som ligger mellom utsiden av borestrengen og innsiden av stigerøret. For å kunne oppta hiving eller vertikal bevegelse av fartøyet har stigerøret vanligvis en teleskopisk seksjon eller glideskjøt.

I sjøen vil hivebevegelsen på fartøyet føre til at den teleskopiske seksjon glir frem og tilbake,og dermed forlenges eller forkortes stigerøret. På denne måte.vil den nedre seksjon (under den teleskopiske seksjon) .av stigerøret bli stå-ende stille i forhold til sjøbunnen mens den øvre del av stige-røret beveger seg opp og ned sammen med fartøyet. Den frem-

og tilbakegående bevegelse av den teleskopiske seksjon øker og reduserer volumet på det ringformede hulrom og dermed

volumet på det boreslam som befinner seg i dette rom under tilbakestrømning fra borehullet. De resulterende variasjoner i volumet på det ringformede rom i den teleskopierende sek- . sjon innvirker på målingene av slamstrømmen fra borehullet hvis man skulle ønske å overvåke denne strøm over teleskopseksjonen. I typiske tilfelle er man interessert i dette fordi det som regel er upraktisk å måle strømmen i stigerøret under den teleskopiske seksjon på grunn av vanskeligheter som skyldes en roterende borestreng.

Den maksimale og minimale strømningshastighet for boreslammet som innføres ved forlengelse av sammentrekning av stigerøret, kan være mange ganger større eller, mindre enn den egentlige eller sanne strømningshastighet fra borehullet. F.eks. kan variasjoner også i den målte returstrøm av boreslam i området fra 9000 liter pr. min. i den motsatte retning (når teleskopseksjonen utvider seg) til omtrent 22500 liter pr. min. i den normale retning (når teleskopseksjonen trekker seg sammen) sammenliknet med en riktig eller sann returstrøm-ningshastighet for boreslam fra borehullet på omtrent 6750 liter pr. min. I tillegg vil variasjonene i volumet av boreslam i. den teleskopiske seksjon innføre variasjoner i det volum av boreslam som inneholdes i tankene som står i fluidumforbindelse med stigerøret. Disse variasjoner kompliserer en nøyaktig vurdering av økningene eller reduksjonene i tank-volumet. Av denne grunn vil sykliske variasjoner i volumet av stigerøret, frembrakt ved fartøyets bevegelse, komplisere en nøyaktig påvisning av en unormal boretilstand. En hurtig påvisning av en utblåsning eller en tapt sirkulasjon er meget vanskelig uten at man har et middel til å korrigere for virkningene av variasjonene i lengden av den teleskopiske del hvis man ønsker å overvåke returstrømmen av boreslam eller volumet over den teleskopiske del.

I U.S. patent nr. 3.602.322 er det beskrevet et system for føling av en variasjon mellom inngangs- og utgangsstrøm-mene fra et borehull, over en bestemt toleransegrense. Dette system er ett av flere som gjelder bestemmelse av en utblåsning eller tapt sirkulasjon. Anvendelse av systemet er imid lertid begrenset til et bevegelsesløst system, f.eks. på land. Det beskrevne system kan ikke på en effektiv måte ut-nytte variasjoner i returstrømmen av boreslam på grunn av at fartøyet har en hivende bevegelse.

I de følgende U.S. patenter har man behandlet problemet med nøyaktig påvisning av sann strømningshastighet av returnerende boreslam når man overvåker, strømningshastig-heten over teleskopskjøten og mens.offshorefartøyet har hivende bevegelse:

U.S. patent nr. 3.760.891

U.S. patent nr. 3.910.110.

U.S. patent nr. 3.976.148.

Det system som er beskrevet i U.S. patent nr. 3.760.891 overvåker hastigheten av bores.lammets returstrøm ved far-tøyet og frembringer et elektrisk signal som er proporsjonalt med returhastigheten. Signalet blir så behandlet og samlet over på forhånd valgte overlappende tidsintervaller og sammenliknet med terskelverdier for å bestemme tilstedeværelse

■ av et kick eller tapt sirkulasjon. Systemet krever forvalg av tidsintervaller over hvilke samling finner sted. Tidsintervallet er konstant. Imidlertid vil dette system ikke muliggjøre overvåkning av en teleskopdel over tidsperioder slik at virkningen på den endelige bestemmelse av boreslam-mets strømning fra borehullet på grunn av utvidelse og sammentrekning av teleskopdelen blir eliminert.

U.S. patent nr. 3.910.110 beskriver et system til påvisning av et kick eller en tapt sirkulasjon i et undervanns borehull, der returhastigheten på boreslammet som strømmer tilbake til fartøyet fra borehullet måles, og et elektrisk signal frembringes proporsjonalt med strømningshastigheten. Det elektriske signal blir modifisert for å utlikne for for-andringshastigheter i slamvolumet inne i den teleskopiske del. Det modifiserte elektriske signal blir deretter sammenliknet med et andre elektrisk signal som er proporsjonalt med strøm-ningshastigheten for boreslammet ned i borehullet. Dette patent beskriver et system for kontinuerlig modifisering av det elektriske signal for å utlikne en forandring i strøm-ningsbanens volum frembrakt ved den hivende bevegelse av fartøyet.

U.S. patent nr. 3.976.148 beskriver også en fremgangsmåte og en anordning til bestemmelse ombord på fartøyet av strømningshastigheten av boreslam som kommer fra borehullet.

I dette patent blir det imidlertid frembrakt et første, andre og tredje elektriske signal svarende henholdsvis til (i) en strømningshastighet på det slam som strømmer gjennom en ledning på nedstrømsiden av teleskopdelen, (ii) en forandrings-hastighet for volumet av boreslam som inneholdes i stigerøret over det punkt der ledningen mellom slambehandlingssystemet og stigerøret skjærer stigerøret, og (iii) en forandringshas-tighet for volumet av slam i den teleskopiske' del. D.e første, andre og tredje signaler blir så sammenholdt for å frembringe et fjerde elektrisk signal som er proporsjonalt med strøm-ningshastigheten for det boreslam som flyter ut av borehullet og inn i stigerøret. I U.S. patent nr.3.976.148 kreves det imidlertid kontinuerlig overvåkning av utstrekning og sammentrekning av den teleskopiske del for nøyaktig å- kunne anslå forandringshastigheten når det gjelder .volumet på det boreslam som strømmer gjennom stigerøret.

Ytterligere bakgrunn av generell interesse for systemer til utlikning av fartøyers hivning og trykkontroll med boreslam som sirkulerer tilbake er:

U.S. patent nr. 3.809.170

U.S. patent nr. 3.811.322

U.S. patent nr. 3.815.673

U.S. patent nr. 3.946.559

U.S. patent nr. 4.085.509

U.S. patent nr. 4.099.536

U.S. patent nr. 4.099.582

U.S. patent nr. 4.121,806

U.S. patent nr. 4.138.886.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning til bestemmelse av en unormal boretilstand ved påvisning av inntrengning av formasjonsfluider i borehullet eller tap av boreslam fra dette. Spesielt går oppfinnelsen ut på en fremgangsmåte og en anordning til måling av strøm-men av boreslam som kommer fra et undervannsborehull. Oppfinnelsen angår særlig offshoreboring fra et flytende fartøy med et stigerør som danner forbindelse mellom fartøyet og borehullet. Et slamsystem er forbundet med stigerøret ved hjelp av en ledning. Stigerøret omfatter en teleskopisk skjøt eller en glideskjøt med en øvre og nedre sylinder som er for-skyvbar i forhold til hverandre for å oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse av fartøyet. Mer bestemt angår oppfinnelsen bestemmelse av strømningshastigheten for boreslammet som kommer fra den teleskopiske del.

I korthet omfatter foreliggende oppfinnelse måling av

volumet av boreslam som kommer fra den teleskopiske del i den periode da den teleskopiske del beveger seg fra en på forhånd bestemt referansestilling og går tilbake til denne på forhånd bestemte referansestilling. Referansestillingen er en på forhånd valgt innbyrdes stilling mellom den øvre sylinder og den nedre sylinder. Volumet av boreslam i den teleskopiske del vil dermed alltid være konstant i referansestillingen på grunn av den på forhånd valgte relative stilling av de to sylindre.

Et annet trekk ved den foreliggende fremgangsmåte går ut på å bestemme de bestemte tidspunkter ved hvilke den teleskopiske del i referansestillingen siden volumet av boreslam som inneholdes i den teleskopiske del er det samme på disse tidspunkter. På denne måten er tidsperioder eller intervaller definert mellom de på hverandre følgende tidspunkter som angir at den på forhånd bestemte referansestilling inntrer. Strømmen av boreslam fra stigerøret vil dermed når man tar gjennomsnittsverdien over en eller flere slike tidsperioder, være upåvirket av fartøyets hivning. Volumet av boreslam som inneholdes i en hvilken som helst tank i nær fluidumforbindelse med stigerøret vil også være upåvirket av fartøyets hive bevegelser når det måles på disse bestemte tidspunkter. Med andre ord vil volumet i den teleskopiske del i på hverandre følgende punkter da den på forhånd bestemte referansestilling inntrer, være upåvirket av fartøyets hivebevegelse og dette gjør det unødvendig å måle akkurat dette volum for så

å måtte korrigere for en endring i dette volum (som beskrevet i U.S. patent nr. 3.910.110 og 3.976.148) for å kunne bestemme enten strømmen av boreslam som forlater borhullet eller volumet i slamtanker på overflaten.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes på forskjellige typer rør mellom stigerøret og slambehandlingssystemet. Ved ett anlegg holdes den ledning som forbinder stigerøret med slamtankene kontinuerlig full av boreslam. På denne måten blir feil som kan skyldes variasjoner i slamvolumet i ledningen mellom stigerøret og det punkt der strøm eller volum måles, redusert til et minimum..

I et annet anlegg benyttes det støtdemperanordninger i fluidumforbindelse med ledningen for å dempe størrelsen av variasjonene i strømmen.av boreslam på grunn av forlengelser og sammentrekning av den teleskopiske del når fartøyet hiver på seg. Når det anvendes støtdemperanordninger utføres fortrinnsvis målingene av volumet av boreslam som strømmer ned gjennom den teleskopiske del på nedstrømsiden av selve støt-demperanordningen. Strømningsvariasjonene på nedstrømsiden av støtdemperanordningen er vesentlig mindre enn om man ikke hadde støtdemperanordninger på grunn av anordningenes dempe-virkning. Når en støtdemperanordning anvendes, omfatter således fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen måling av en volumforandring i støtdemperanordningen på samme tid da strømmen måles på nedstrømsiden av anordningen. Summering av volumforandring i støtdemperanordningen og volum som passerer måleren på nedstrømsiden av denne anordning er det ønskede volum av slam som strømmer fra stigerører. I en annen utfør-else blir støtdemperanordningen benyttet som trykktank. En ventil er montert i ledningen på nedstrømsiden av støtdemper-anordningen. Når slam ikke sirkuleres til borehullet, lukkes ventilen og hindrer strømning gjennom en måler på nedstrøm- siden av støtdemperanordningen. Volumet av slam i støtdemper-anordningen er derfor, når det måles på de tidspunkter som angir referansestillingen, upåvirket av fartøyets hivebevegelser. På denne måte kan uforklarlige økninger eller reduksjoner i dette volum påvises meget hurtigere enn det tidligere var mulig.

I en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen for anvendelse på røropplegg med eller uten støtdemperanord-ninger måles tidsperioden mellom to på hverandre følgende referansestillinger. Det målte volum av slam som passerer strømningsmåleren (summert sammen med volumforandringen i slammet i støtdemperanordningen hvis en slik benyttes) under en bestemt tidsperiode deles av den samme tidsperiode for å bestemme den gjennomsnitlige strøm av slam fra stigerøret.

Ved en annen utførelsesform for foreliggende oppfinnelse blir volumet av slam'som inneholdes i aktive slamtanker målt på de bestemte tidspunkter da teleskopdelen er i sin referansestilling. Røropplegget kan, men behøver ikke inneholde en støtdemperanordning på oppstrømsiden av de aktive slamtanker. Hvis en støtdemperanordning benyttes, bestemmes også volumet av slam i denne med de teleskopiske deler i referansestillingen og det summeres sammen med volumet i de aktive tanker.

Det er imidlertid et trekk ved foreliggende oppfinnelse at man ikke er begrenset til en enkelt tidsperiode, men i stedet kan frembringe på hverandre følgende tidsperioder mellom på hverandre følgende signaler. Et signal frembringes hver gang den innbyrdes stilling mellom de øvre og nedre sylindre er ved den på forhånd bestemte innbyrdes stilling. Hvert signal vil avslutte en tidligere tidsperiode og starte opp den påfølgende. Oppfinnelsen er dessuten ikke begrenset til like tidsperioder. Varigheten av hver tidsperiode er uten betydning fordi oppfinnelsen velger ved styring av den teleskopiske seksjon tidsperioder slik at forandringen i volumetrisk fortrengning i den teleskopiske seksjon på grunn av hivebevegelsen, blir eliminert. Slik uttrykket "på hverandre følgende" er benyttet i denne sak skiller det seg fra "etter hverandre kommende" idet oppfinnelsen ikke er begrenset til tidsperioder som følger umiddelbart etter hverandre. Oppfinnelsen kan utøves over flere tidsperioder som ligger mellom et på forhånd bestemt antall signaler.

Ved utøvelse av oppfinnelsen kan på hverandre følgende tidsperioder knyttes til deres respektive volumetriske målinger. En enkel klokke kan registrere på hverandre følgende avlesninger,eller som et alternativ kan en rekke klokker være bestemt til å starte opp og stanse flere målere for på hverandre følgende måling av volumforandringen i støtdemperanord-ningen og volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av støtdemperanordningen.

Den forbedrede anordning til bestemmelse av strømmen

av borefluidum som flyter fra et undervanns borehull omfatter i første rekke en anordning til måling av den innbyrdes stilling av de øvre og nedre sylindre i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling. Føleanordningen sender ut et signal hver gang sylindrene momentant er i den på forhånd bestemte stilling. Anordningen har en klokke som måler tiden mellom på hverandre følgende signaler som fastlegger en tidsperiode eller et intervall. I tillegg har anordningen midler for måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrøm-siden av teleskopseksjonen i den nevnte tidsperiode. På denne måte blir strømningshastigheten for borefluidet som flyter fra borehullet bestemt ved deling av det målte volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen med den tilhørende tidsperiode under hvilken den nevnte måling ble utført.

I en modifikasjon av apparatet har måleanordningen evne til å styre, i serie, en rekke volumetriske målinger over på hverandre følgende tidsperioder for dermed å muliggjøre beregning av en serie av strømningshastigheter når det gjelder strømning fra borehullet ved deling av hver volumetrisk måling med den tilhørende tidsperiode.

Ved bestemmelse av et "kick" eller tapt sirkulasjon kan apparatet innbefatte midler til måling av volumet av borefluidum som strømmer inn i stigerøret fra slamsystemet under den nevnte tidsperiode. På denne måte vil opptreden av et "kick" eller tapt sirkulasjon bli angitt som en forskjell mellom det målte volum av borefluidum som flyter på nedstrøm-siden av teleskopseksjonen og det målte volum av borefluidum som flyter inn i borehullet fra slamsystemet. Når denne verdi bestemmes, må imidlertid begge målinger av volumetrisk strøm gjøres i løpet av samme tidsperiode.

Ved en annen modifikasjon av apparatet der støtdemper-anordningen er innbefattet i hivesysternet, vil det forbedrede apparat innbefatte anordninger til måling av den volumforandring i borefluidet i støtdemperanordningen. Volumet i støtdemperanordningen vil bli målt ved de tidspunkter da teleskopseks jonen er i den på forhånd bestemte referansestilling. På hverandre følgende avlesninger vil bli sammenliknet for å anslå en volumforandring. Volumet av borefluidum som strømmer fra borehullet blir også målt på nedstrømsiden av støtdemper-anordningen. For bestemmelse av tilstedeværelse av en unormal boretilstand blir derfor de følgende målinger foretatt i den samme tidsperiode: Forskjell mellom det målte volum av borefluidum som strømmer inn i stigerøret fra slamsystemet og summen av det målte volum av borefluidum som strømmer på ned-strømsiden av støtdemperanordningen og den målte forandring i volumet av borefluidum i støtdemperanordningen, idet dette er en indikasjon på enten et "kick" eller en tapt sirkulasjon. Hvis det ble foretatt en tripp ville den forbedrede anordning bare overvåke volumet av borefluidum i støtdemperanordningen for å bestemme om en forandring var under utvikling, noe som kunne angi enten et "kick" eller tapt sirkulasjon.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart . nærmere under henvisning til tegningenes figurer og tabeller og der: Fig. 1, sett fra siden, viser et flytende offshore-fartøy som borer et undervannsborehull under anvendelse av et vanlig sirkulasjonssystem for borefluidum,

fig. 2 gjengir et blokkdiagram som skjematisk viser føringen av borefluidum i stigerøret og under volumetriske forandringer i et teleskopseksjon på dette rør på grunn av far-tøyets hivebevegelser,

fig. 3 viser, sett fra siden, den del av sirkulasjonssystemet for borefluidum på fig. 1 som foreliggende opp-

finnelse kommer til anvendelse på,

fig. 4 viser en annen utførelse for sirkulasjonssystem

for borefluidum, der det anvendes en roterende pakning på

toppen av stigerøret og en støtdempertank i forbindelse med ledningen,

fig. 5A-5E viser stillinger som følger etter hverandre, for teleskopdelen under en hivesyklus,

fig. 6 gjengir et blokkdiagram for foreliggende oppfinnelse når den benyttes til å bestemme strømningshastighet og volum på borefluidum som strømmer fra et undervannshull på en måte som er upåvirket av fartøyets hivebevegelse,

fig. 7 viser en detalj ved en stigerørstrammer for-

synt med et potensiometer som skal føle den innbyrdes stil-

ling mellom de øvre og nedre sylindre i den teleskopiske seksjon,

fig. 8 viser et elektrisk koplingsskjerna for en bryteranordning, der det anvendes et potensiometer for styring av den innbyrdes stilling mellom de øvre og nedre sylindre i den teleskopiske del og for styring av behandlingen av in-formasjonene i henhold til oppfinnelsen,

fig. 9 er en annen utførelse for et sirkulasjonssystem

til borefluidum, modifisert for anvendelse av foreliggende oppfinnelse. Den har samme oppbygning som på fig. 4 bortsett fra at den mangler rotasjonspakningen,

fig. 10 er en grafisk fremstilling av lengden av den teleskopiske seksjon og en rekke andre parametre som en funksjon av tiden på grunnlag av fartøyets hivebevegelse,

fig. 11 er et blokkdiagram av foreliggende oppfinnelse anvendt for å bestemme tilstedeværelse av et "kick" eller tapt sirkulasjon i et undervanns borehull,

fig. 12 er. et blokkdiagram for en alternativ utførelses-form for foreliggende oppfinnelse benyttet til å bestemme tilstedeværelse av et "kick" eller tapt sirkulasjon i et undervanns borehull,

tabell 1 er en tabellarisk oppstilling av data som

er samlet fra utførelseseksemplet og

tabell 2 er en del av de samme data som er gjengitt

i tabell 1, men beregnet over forskjellige tidsintervaller.

Under henvisning til fig. 1-12 og. tabellene 1 og 2.

og med spesiell henvisning til fig. 1, har et fartøy 20 et tårn 22 og plattform 29 bygget opp på fartøyet 20 for under-vannsboring av et borehull 24 (ovenfor betegnet som brønn-boring) i avstand fra land. Fartøyet har forbindelse til borehullet ved hjelp, av en stigerør 26 som strekker seg fra plattformen 29 gjennom en sjakt 28 i skroget for fartøyet 20 til brønnen eller boringen på sjøbunnen. Stigerøret 26 er forbundet med borehullet 24 med i og for seg kjent utblås-ningshindrende utstyr (ikke vist). Stigerøret er ved sin øvre ende forbundet med plattformen 29 ved hjelp av et strammeapparat 30 for stigerøret, og dette strammeapparat sørger for tilstrekkelig oppadrettet kraft som er nødvendig for å bære stigerøret.

Stigerøret- 26 har også en teleskopisk seksjon eller glideskjøt 32 nær sin øvre ende. Den teleskopiske seksjon omfatter øvre og nedre sylindre 34, 36 som kan gli teleskopisk i hverandre slik at den øvre sylinder 34 beveger seg i den nedre sylinder 36 under den vertikale bevegelse eller hivebevegelse som fartøyet 20 blir utsatt for på grunn av bølger, tidevann og strømmer. Strammeapparatet 30 fester den øvre ende av den nedre sylinder 36. På denne måte vil den vertikale bevegelse bli utliknet av strammeanordningene 30. Strammeanordningene er velkjent på det felt det her er tale om. F.eks. kan den være som NL Shaffer's Riser Tensioner vist på side 4951 i bind III av "The Composite Catalogue of Oil Field Equipment and Services" 1978-1979, utgitt av World Oil. Den øvre sylinder 34 glir langs innsiden av den nedre sylinder 36 når fartøyet hiver seg. Den nedre sylinder 36 forblir sta-sjonær i forhold til sjøbunnen.

En borstreng 38 henger i en svivel 40 som på sin side. henger i en bevegelsesutliknenden anordning 41 i tårnet 22.

Et eksempel på denne utlikningsanordning for bevegelse er NL

Shaffer's Drill S.tring Compensator som er vist på side 4945

i bind III av the Composite Catalogue of Oil Field Equipment and Services. Borstrengen 38 strekker seg ned gjennom stige-røret 26 til borehullet som vist med stiplede linjer. En borkrone 42 som benyttes til boring av hullet, er festet til , den nedre ende av borstrengen 38. Et ringformet rom 44 som dannes mellom innsiden av stigerøret 26 og utsiden av borstrengen 38 skaper en returbane for boreslammet. En ledning 50 er tilsluttet den øvre del 25 av stigerøret 2'6 i alminnelighet under tårnplattformen 29 og går til en sponrister 46 og aktive slamtanker 48.

En strømningsmåler 45 er montert i ledningen 50 mellom stigerøret 26 og sponristeren 46. Strømningsmåleren 45 måler strømningshastighet eller volum av slam som flyter mot sponristeren 46. Ikke viste måleanordninger som er omhandlet mer i detalj i det følgende, er inkludert for å måle volumet av slam i de aktive tanker 48. Stamrør 52 strekker seg fra sponristeren 46 til en fleksibel slange 53 som på sin side er forbundet med svivelen 40 inne i tårnet. En strømningsmåler 56 er montert på stamrøret for å måle strømningshastigheten eller volumet av slam som innføres i borstrengen 38. En pumpe 54 suger slam fra de aktive tanker 48 og sirkulerer opp gjennom stamrøret 52 til den fleksible slange 53 og videre til svivelen 50, samt ned gjennom borstrengen 38 mot borkronen 42, og tilbake til fartøyet gjennom det ringformede rom 44. Det returnerende slam kommer ut fra det ringformede rom gjennom en åpning 27 i stigerøret 26 og derfra inn i ledningen 50 og strømmer til sponristeren 46, der faste partikler blir skilt ut, og slammet returneres til de aktive tanker 48.

Slammet kommer ut fra borstrengen 38 gjennom borkronen 42 og river med seg faste partikler som skyldes borevirk-ningen,fra borkronen, samtidig med at borkronen kjøles. De utborede faste partikler blir suspendert i slammet og føres tilbake til fartøyet i returstrømmen,opp gjennom det ringformede rom 44. For å opprettholde tilstrekkelig hydrostatiske trykk på de underjordiske formasjoner som det bores i holdes

det ringformede rom 44 hele tiden fullt av slam.

Som forklart tidligere kan en unormal boretilstand, f.eks. et "kick" eller tapt sirkulasjon påvises ved å obser-vere uforklarlige forandringer i enten returstrømmen av slam som kommer fra- stigerøret 26, eller volumet av boreslam i de-aktive slamtanker 48. I en stabil tilstand, f.eks. på land, er strømningshastigheten som måles med strømningsmåleren 4 5 og slamvolumet som måles av ikke viste instrumenter i tankene 48 tilstrekkelig til å angi et "kick" eller tapt sirkulasjon. Et eksempel på måleinstrument for slamvolum, som er vel kjent på området, er "Mud Volume Totalizer", Series MVTX, fremstilt av Martin-Decker Company, Santa Ana, California, I vann-omgivelser der hivebevegelse av fartøyet 50 forskyver den øvre sylinder 34 i den teleskopiske seksjon 32 i forhold til. den nedre sylinder 36, vil betydelige volumetriske forandringer finne sted, og disse ville innvirke på målingene og begrense muligheten til å påvise potensielle problemer ved-rørende kontrollen med borehullet.

Ved å studere fig. 2 vil man lettere forstå de feno-mener som stigerøret i virkeligheten er underkastet. Fig. 2 angir skjematisk at i en gitt tidsperiode vil det totale volum av inkompressibelt fluidum (V^) som tilsettes et mettet fluidumsystem være lik det totale volum som fjernes fra systemet (V ^) pluss en hvilken som helst økning i volumet av fluidum i systemet (AV s). Dette forhold kan matematisk, representeres som:

Likning (1) kan anvendes på hele slamsirkulasj.ons-systemet som er vist på fig. 1 eller på en hvilken som helst del av dette. F.eks. vil ved analysering av virkningen av fartøyets hivebevegelse, V^n være volumet av slam som kommer inn ved bunnen av den teleskopiske seksjon 32 og V ^ vil være volumet av slam som strømmer forbi strømningsmåleren 45. Derfor vil AVs^s være volumforandringen i slammet i strøm-ningsbanen mellom disse to punkter.

Fig. 3 viser, i forstørret målestokk, en del av sirkulasjonssystemet på fig. 1. Som vist vil beliggenheten av åpningen 27 i stigerøret i forhold til sponristeren 46 være slik.at deler av ledningen 50 såvel som den øvre del 25 av stigerøret 26 bare vil være delvis fylt med slam. Det eksisterer en fri overflate 68 inne i disse komponenter og denne overflate varierer i høyde som resultat av strømnings-støt som skyldes fartøyets hivebevegelse. Av denne grunn vil .uttry J kket AV for dette sy 2stem innbefatte ikke bare volum-forandringene i den teleskopiske del 32, men også forandringene i slamvolumet i den øvre del 25 av stigerøret 26 og ledningen 50. På grunn av det stort sett ensartede tverrsnitt av den teleskopiske del 32 er det vel kjent fra teknikkens stand å knytte volumet av slam i stigerøret til dets totale lengde, noe som er lett målt. Imidlertid vil det komplekse forhold mellom den frie overflate 68 og volumet av slam som inneholdes i den øvre del 25 av stigerøret 26 og ledningen 50 gjøre det upraktisk å måle dette volum.

Fra teknikkens stand, særlig U.S. patent nr. 3910110 og 3976148 er det tidligere kjent å modifisere strømnings-banen mellom den teleskopiske del 32 og strømningsmåleren 45 for enten å eliminere den frie overflate.68 (U.S. patent nr. 3.910110)eller å skape en geometri der. ledningen 50 holder seg full av slam til enhver tid, og der den frie flate 68 bare eksisterer i den øvre del 25 av stigerøret 26 over åpningen 27 (U.S. patent 3976148).

Særlig U.S. patent 3976148 omhandler bestemmelse av strømningshastigheten for det borefluidum som kommer inn ved bunnen av den teleskopiske del i henhold til følgende likning:

der Q. angir strømningshastigheten for borefluidum som kommer inn ved bunnen av den teleskopiske del, QQutrepresenterer strømningshastigheten for fluidum som passerer gjennom en strømningsmåler i ledningen 50 og ^S->/S representerer den kontinuerlige volumforandring i slammet både i den teleskopiske

seksjon 32 og det øvre stigerør 25 som en funksjon av tiden.

I U.S. patent nr..3976148 blir både lengden av den teleskopiske seksjon og slamnivået over avgreningen for ledningen 50 og stigerøret kontinuerlig overvåket for direkte å kunne gi en endring i strømningshastigheten.

Foreliggende oppfinnelse som gjør bruk av likning (1) for å løse V. bygger på måling av voutunder bestemte tidsintervaller som velges slik at AV er null. På denne måte vil det målte volum voutvære en nøyaktig indikasjon på det volum som kommer inn i den teleskopiske seksjon V^n under de bestemte tidsintervaller. Den gjennomsnitlige strøm av borefluidum som kommer inn i den teleskopiske seksjon kan dermed bestemmes ved å dele voutmed lengden av tidsintervallet eller perioden i løpet av hvilken den volumetriske måling ble foretatt. På denne måte vil den beregnede gjennomsnitlige strøm-ningshastighet forbi måleren 45 stort sett være Lik strøm-ningshastigheten der borefluidet strømmer inn ved bunnen av den teleskopiske seksjon 32 og er upåvirket av fartøyets hivebevegelse.

Som et alternativ kan det volum av slam som inneholdes i tankene i fluidumforbindelse med stigerøret måles på bestemte tidp L unkter da AV er null og ^ det volum som måles dermed blir upåvirket av hivebevegelsen.

Fig. 4 er en forenklet tegning sett fra siden av en foretrukken utførelsesform for røropplegget, der foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Den øvre del av stigerøret 26 innbefatter øvre og nedre sylindre 34 og 36 som utgjør den teleskopiske seksjon. Ledningen 50 stikker ut på siden av stige-røret 26 ved åpningen 27 og strekker seg til en sponrister 46. Det ringformede rom ved den øvre del 25 av stigerøret 26 og borestrengen 38 er forseglet ved hjelp av en roterende pakning, f.eks. en "Rotating blowout Preventer" som fremstilles av NL Shaffer i Houston, Texas og er beskrevet i detalj- på side 4912 i bind III av "Composite Catalog of Oil Field Equipemtnt and Services". En støtdempertank 43 er i fluidumforbindelse med ledningen 50 på oppstrøms iden av sponristeren 46. Som vist på fig. 4 er støtdempetanken 43 koplet direkte til ledningen 50, men tanken 43. kan imidlertid også være forbundet direkte til stigerøret 26 gjennom en åpning svarende til åpningen 27. En nivåføler (ikke vist)men f.eks. som the Universal Trip Tank Monitoring System Series TTSX, fremstilt av the Martin-Decker Company i Santa Ana, California), måler høyden H til den frie slamoverflate 68 i støtdempertanken 43. En strømningsmåler 45 er montert i ledningen 50, fortrinnsvis på nedstrømsiden av støtdempertanken 43. Formen på ledningen 50 i området ved strømningsmåleren 45 er valgt for å bringe nøyaktigheten av strømningsmåleren opp på et maksimum ved å holde måleren full av fluidum til enhver tid og ved å redusere muligheten for at avleirede faste stoffer blokkerer noe av målerens strømningsareal. Den viste utformning gjelder anvendelse av en strømningsmåler av den elektromagnetiske type, f.eks. modell 10D1435A/V Magnetic Flow Meter fremstilt av Fischer & Porter Company i Warminster, Pennsylvania. Som et alternativ kan en strømningsmåler av skovltypen, f.eks. "Flo-Sho" fremstilt av Warren Automatic Tool Compahyi Houston, Rexas, anvendes i en horisontal del 47 av ledningen 50 under forutsetning av at ledningen er slik utformet at den holdes delvis full av fluidum. Aktive slamtanker 48- mottar, slammet etterat det har passert gjennom sponristeren 46. Disse tanker inneholder også en nivåføler, f.eks. Martin-Decker's TTSX systemet. En ventil 66 er anbrakt i ledningen 50 på nedstrøm-siden av støtdempertanken 43.

De innbyrdes høyder av pakningen 58, ledningen 50, støtdempertanken 43 og sponristeren 46 er valgt slik at slam-flaten 68 i støtdempertanken 43 er den eneste frie flate i systemet. Alle andre komponenter på oppstrømsiden av strøm-ningsmåleren 4 5 holdes fylt med slam til enhver tid.

Støtdempertanken 43 demper kraften i de støt strømnings-måleren 45, sponristeren 46 og de aktive tanker 48 blir utsatt for. Dette er ønskelig fordi de udempede støt og slag som skyldes fartøyets hivebevegelse og som kommer fra utvidelse og sammentrekning av den teleskopiske seksjon, kan være mange ganger større enn den normale strøm som tidligere er omhandlet. Ved å dempe disse støt behøver komponentene ikke være beregnet på å håndtere disse ekstreme krefter.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes på den utførel-ses form som er vist på fig. 4 for å utlikne fartøyets hive-.bevegelser når det anvendes enten et system til måling av strømning eller et system til måling av volum. Oppfinnelsen vil først bli beskrevet i forbindelse med et strømningsmåle- . system og deretter i forbindelse med et volummålesystem.

Anvendelse av likning (1) på systemet som er omgitt av den stiplede linje 67 på fig. 4 fører til følgende likning:

der V er slammets returvolum som strømmer inn ved bunnen av' teleskopseks jonen (svarende til V. i likning (1)) , V er volumet som strømmer ut av systemet forbi strømnings-måleren 45 og V er volumet som strømmer ut av systemet og inn i støtdempertanken 43. Summen (V + V,) tilsvarer V , i - mt out likning (1). Uttrykket AVtser forandringen i slammets volum i den teleskopiske seksjon og tilsvarer AVg i likning (1).

For å fremheve betydningen av foreliggende oppfinnelse skal det vises til fig. 5A-5E som gjengir virkemåten for den teleskopiske seksjon. Den stiplede linje 33 representerer den typiske hivebevegelse for den øvre sylinder 34 som er festet til fartøyet. For forklaringens skyld betegnes fig. 5A som referansestilling. Referansestillingen er valgt slik at den ligger innenfor slaglengden for den teleskopiske del, fortrinnsvis nær midtpunktet av syklusen. På tidspunktet tg, som representeres av fig. 5A, er teleskopseksjonen i referansestillingen. Fartøyet hiver seg oppover som antydet med pilen 35, hvorved den teleskopiske seksjon forlenges. Fig. 5B representerer den relative orientering av sylindrene på et senere tidspunkt da fartøyet er nær grensen for den oppadrettede bevegelse. Etter dette vil hivebevegelsen være nedad og ved tidspunktet t^vil den teleskopiske seksjon igjen befinne seg i referansestillingen som nu representeres av fig. 5C. Fartøyet vil imidlertid fortsette videre nedad som angitt med fig. 5D, der bevegelsen vender om og fartøyet igjen begynner å bevege seg oppad. På tidspunktet t~(fig. 5E) vil den teleskopiske•seksjon igjen være i referansestilling for annen gang etter tidspunktet t .

En passende bryter eller liknende kontaktanordning (ikke vist) er forbundet med de to sylindre slik at hver gang sylindrene er i referansestillingen (f.eks. på tidspunktene tg, og på fig. 5A,' C og E) vil bryteren eller kontaktanordningen slå inn og sende et signal. På denne måte vil det når fartøyet hiver på seg, frembringes signaler som angir de tidspunkter ved hvilke teleskopseksjonen er i referansestillingen. Disse signaler vil bli frembrakt av intervaller som er fra ett til åtte sekunder.

Ved det tidspunkt da den øvre og nedre sylinder er i referansestilling (i det følgende enkelte ganger kalt "bestemte tidspunkter") vil uttrykket ^ SyS i likning (3) være null. Av denne årsak kan likning (3) omskrives til

der stprnen (<*>) angir mengde som er bestemt over intervallene mellom de bestemte tidspunkter (i det følgende betegnet som "bestemte tidsintervaller" eller "tidsperioder"). På denne måte vil ett trinn i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen være bestemmelse av de bestemte tidspunkter ved hvilke slamvolumet i den teleskopiske seksjon er det samme som i referansestillingen. Ved å måle volumet V<*>oa V<*>under det

3 m " t

bestemte tidsintervall mellom de bestemte tider vil virkningen av volumet i den teleskopiske seksjon kunne utelates. Dette skiller seg klart fra teknikkens stand som krever at slamvolumet i den teleskopiske seksjon skal måles.

Likning (4) angir at den ønskede mengde v<*>e-j-som er volumet av slam som kommer tilbake' fra borehullet, kan bestemmes ved å måle V^ og V<*>og legger disse mengder sammen. Disse to volum kan måles på mange forskjellige måter som er velkjente for fagfolk, og to av målemetodene vil bli beskrevet mer i detalj i det følgende.

Strømningshastigheten pa boreslammet som returnerer fra- borehullet er en meget nyttig indikator på "kicks" eller tapt sirkulasjon. Denne mengde kan også med fordel beregnes ved å måle de bestemte tidsintervaller som representeres av At<*.>Den gjennomsnitlige strømningshastighet på det returnerende slam ved bunnen av den teleskopiske seksjon over et bestemt tidsintervall, Q*^ kan beregnes etter følgende likning:

Selv om Q<*>eter en gjennomsnittsverdi vil fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen skille seg vesentlig fra andre tidligere kjente metoder som avhenger av en gjennom-snittsberegning over på forhånd valgte, forholdsvis lange tidsperioder for å redusere de observerte verdier på slam-støt som skyldes fartøyets hivebevegelse. Disse tidligere kjente fremgangsmåter vil måtte resultere i en reduksjon av

. følsomheten for strømningsmåleinstrumentet overfor forand-

. ringer i strømmen fra borehullet. Ved foreliggende oppfinnelse vil periodene der gjennomsnittsberegninger utføres være korte og utlikningen for hivebevegelsen vil være fullstendig. Derfor vil også instrumentet være overordentlig følsomt overfor forandringer i returstrømmen, med meget liten forsinkelse i avlesningen. De bestemte tidsintervaller At<*>som er omhandlet ovenfor, behøver ikke være basert på på hverandre følgende tider. F.eks. under henvisning til fig. 5A-5E kan At<*>være intervallene t^til t^og t^til t^, eller det

enkle intervall tQtil t^. I alminnelighet kan At<*>være intervallet mellom på hverandre følgende bestemte tidspunkter - eller ett eller annet multiplum av disse.

Overfor er prinsippene som.anvendes ved utøvelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen forklart når det gjelder å kompensere for fartøyets hivebevegelse i instrument-. systemer, der returstrøm av boreslam bestemmes for å påvise eventuelle kontrollproblemer med borehullet. De følgende paragrafer beskriver utøvelse av foreliggende oppfinnelse på systemer der volumet av slam i tankene på fartøyet bestemmes for å påvise eventuelle kontrollproblemer med borehullet.

Som forklart tidligere vil slamvolumene som inneholdes i tankene som er i fluidumforbindelse med borehullet, f.eks. de aktive slamtanker 48 på fig. 4, være følsomme overfor "kick" og tapt sirkulasjon. For diskusjonens skyld vil , volumet i tankene 48 (også kjent som "pits") være represent-tert med V . For et borehull på land vil V være det eneste

P . P

volum i slamsirkulasjonssystemet som varierer særlig. Ved oppbygningen som er vist på fig. 4 vil imidlertid slamvolumet i den teleskopiske seksjon, V^g/volumet i støtdempertanken V^ og V variere på grunn av fartøyets hivebevegelse. Videre vil volumet V^_ være følsomt overfor "kick" og tapt sirkula-; • sjon svært meget på samme måte som V . I virkeligheten kan støtdempertanken 43 betraktes som en utvidelse av systemet av aktive slamtanker.

Utøvelse, av foreliggende oppfinnelse sammen med et volummålesystem er det nødvendig å måle volumene V^og V^_ på de. bestemte tidspunkter som er tidligere definert. Volumet V^_s behøver ikke måles fordi det er det samme på hvert av de bestemte tidspunkter og blir ikke påvirket av tilstandene i borehullet. Under henvisning til likningene ,(1) og (3) vil denne utf ørelsesf orm bli redusert til. dette:

der det doble stjernesymbol (<**>) angir målinger utført ved de bestemte tidspunkter og V<**>er den ønskede volumindikasjon korrigert for virkningene av fartøyets hivebevegelse.

En modifikasjon av.den ovenfor gjengitte fremgangsmåte er mulig når man ikke har noen sirkulasjon i borehullet og en følsom volummåling er ønskelig. Dette kan gjøres i enten et strømningsmålesystem eller et volummålesystem. I dette tilfellet skal ventilen 66 på fig.. 4 være lukket for å stenge av strømningsmåleren 45 og de aktive slamtanker 48 fra borehullet. Støtdempertanken 43 vil da virke som en tripptank.

Da tankene 48 er avstengt fra borehullet og ikke kan bli påvirket av "kick" eller tapt sirkulasjon, reduseres likning 6 som angir at den ønskede volummåling er volummåling av støt-dempertanken (eller tripptanken) på de bestemte tidspunkter.

Et foretrukket apparat til utførelse av foreliggende oppfinnelse er vist skjematisk på fig. 6. Det gjengitte apparat er i stand til.å måle både volum og strømning med utlikning for hivebevegelsens virkninger.

En hivebryter 60 gir et signal ved hvert tidspunkt eller multiplum av disse da teleskopseksjonens sylindre befinner seg i referansestillingen. En foretrukket anordning til utførelse av de funksjoner hivebryteren 60 har vil bli beskrevet mer i detalj i det følgende.

Som gjengitt på fig. 6 vil utgangen fra bryteren være en serie pulser som tilsvarer de bestemte tidspunkter. To av disse pulser opptrer ved de bestemte tidspunkter t^og t£og er vist i den grafiske fremstilling 63 på fig. 6. Disse pulser er kommandosignaler og overføres via stiplede linjer 60a til en integrator 70, samplere 69 og 86 og en teller 78.

Integratoren 70 integrerer signalet Qmfra strømnings-måleren 4 5 over perioden mellom' på hverandre følgende kommandosignaler (dvs. fra t^ til t^) og sender den integrerte verdi ved tv,. Denne utgang er størrelsen som er tidligere definert. En ytterligere funksjon integratoren har er .å begynne en påfølgende integrasjon ved t 9 og fortsette denne inntil neste kommandosignal. Utgangen fra integiratoren 70 holdes fortrinnsvis på den verdi som ble oppnådd under intervallet t^til inntil en påfølgende integrert verdi er beregnet. På denne måte vil utgangen fra integratoren 70 være verdien av V<*>for det sist fullførte bestemte intervall.

m

Utførelsen av integratoren 70 med enten analog eller digital teknikk er velkjent for fagfolk. Oppbygningen avhenger delvis av den type strømningsmåler 45 som benyttes.

En foretrukken strømningsmåler er modell 10D1435A/U Magnetic Flow meter med to Model 50PZ1000A Flow Converters, fremstilt av Fischer & Porter Company of Warminster, Pennsylvania.

■i

Disse komponenter kan bygges slik at de danner en toretnings ■ strømningsmåler som er i stand til å måle strømning i begge retninger. Med denne oppbygning får.man to utganger, en som tilsvarer strømningshastighet i en retning og den annen svarende til strømningshastigheten i den motsatte retning. Hver av disse utganger omfatter et pulstog hvis frekvenser er pro-porsjonale med strømningshastigheten for slam gjennom den magnetiske strømningsmåler i den retning det gjelder. Av denne grunn svarer hver puls til et bestemt slamvolum. Med denne type strømningsmåler benyttes det en integrator 70 som er kjent som en "opp-ned" teller som gir det totale av de mot-tatte pulser under det bestemte tidsintervall. Telleren vil summere de pulser (volumer) som svarer til strøm ut av systemet og subtraherer de pulser (volumer) som tilsvarer strømning i motsatt retning. På denne måte vil integratoren 79 frembringe en utgang som angir netto volum av slam som har strøm-met ut av systemet forbi strømningsmåleren, .

Sampleren 69 sampler en inngangsverdi ved de bestemte tidspunkter som er angitt' med kommandosignalet og holder denne verdi for utgangen inntil den blir erstattet av den på-følgende inngangsverdi. Analoge og digitale .samplere som ut-fører denne funksjon er velkjente for fagfolk. Som angitt på fig. 6 vil inngangen til sampleren 69 være slamvolumet i støt-dempertanken V . Som vist fåes denne måling fortrinnsvis ved måling av nivået H av slam i støtdempertanken 4 3 ved.hjelp av en nivåføler 62 og ved å sammenholde denne måling med slam-

mets over f lateareal A^_ i tanken som angitt i en forsterker 64 . En passende anordning til utførelse av begge' disse funksjoner

er Universal Trip Tank Monitoring System, Series TTSX, fremstilt av the Martin-Decker Gompany of Santa Ana, California,

som er tidligere nevnt.

Utgangen fra sampleren 69 tilsvarer derfor V<**>som er volumet i støtdempertanken 43 på det seneste av de bestemte tidspunkter. Denne størrelse benyttes til beregning både av volum og strøm.

For bestemmelse av strøm mates utgangen fra sampleren

til inngangen for en subtraksjonsanordning 72 som subtraherer

den siste verdi for V<**>fra den tilsvarende verdi som ble målt på det foregående bestemte tidspunkt. Utgangen vil derfor være verdien V<*>som representerer netto økning av volumet av slam i støtdempertanken 43 over det sist tilbakelagte bestemte tidsintervall. Man vil se under henvisning til fig. 4,at dette også vil være det netto volum av slam som strømmer ut av systemet og som er angitt med stiplede linjer' 67 inn i støtdempertanken 43. Naturligvis vil en reduksjon av volumet i støtdempertanken bli representert med negative verdier for

V*

Som vist på fig. 6 blir utgangen fra integratoren 70'

(V<*>) og subtraktoren 72 (V<*>) summert ved et summeringspunkt 76. Som angitt med likningen (4) er denne sum V<*>e^_ som er det volum som kommer inn.ved bunnen av den teleskopiske seksjon i løpet av det sist tilbakelagte bestemte tidsintervall.

En tredje anordning som mottar kommandosignal fra bryteren 60 er klokken 78 som bestemmer tidsperioden At<*>svarende til det nyligst tilbakelagte bestemte tidsintervall. Disse anordninger er velkjente for fagfolk.

En deler 80 er koplet til summeringspunktet 76 og mottar v<*>etsignalet fra punktet 76 og dividerer dette med det tilhørende bestemte tidsintervall At<*>. Som angitt med likningen (5) resulterer denne beregning i den ønskede strøm-hastighet Q<*>etsom er upåvirket av fartøyets hivebevegelse.

For volumbestemmelse blir utgangen V<**>fra sampleren 69. tilføyet det samplede volum V<**>fra de aktive slamtanker. Den sistnevnte mengde er fortrinnsvis bestemt av et pit- volum-instrument 88 som f.eks. en Mud Volume Totalizer, Series MVTX fremstilt av Martin- Decker Company i Santa Ana, California, som nevnt tidligere. Utgangen V fra pit voluminstrumentet 88 mates til den annen sampler 86. Driften av denne anordning kontrolleres av kommandosignalet fra hivebryteren 60 og svarer når det gjelder oppbygning og drift til sampleren 69 som tidligere er beskrevet. Utgangen v<**>blir deretter summert sammen med utgangen V<**>ved summeringspunktet 82. Den resulterende verdi er V<**>i overensstemmelse med likning (6).

Apparatet på fig. 6 har to brytere 74 og 84. Begge arbeider sammen med ventilen 66 på fig. 4. De er vist i deres normale stilling svarende til åpen stilling av ventilen 66. Når ventilen 66. lukkes, går bryterne over til en stilling med null inngang (representert av jordsymbolet på fig. 6). Dette er elektrisk analogt med lukning av ventilen og setter føleren 62 i stand til å overvåke volumer og strømmer bare til støtdempertanken 43. Denne arbeidsmåte tilsvarer den "tripping"-operasjon som tidligere er beskrevet.

Det er klart av det foregående at hivebryteren 60 ut-fører en meget kritisk funksjon i foreliggende oppfinnelse. Bryteranordningen kan være en stadard omkasterbryter som er montert på den annen sylinder og som treffes av en slagarm (ikke vist) montert på den første sylinder, hver gang sylindrene er i referansestillingen. En slik bryteranordning er lett konstruert av fagfolk. Som et alternativ kan bryteren være montert på stigerørets strammeanordning 30 (se fig. 1)

i stedet for på den teleskopiske seksjon fordi den innbyrdes bevegelse av strammeanordningen i forhold til fartøyet i fase tilsvarer bevegelsen av den første sylinder i forhold til den annen sylinder.

I stedet for en omkastbar bryter kan bryteranordningen innbefatte et potensiometer med snortrekk. Slike potensio-metre er velkjente og kan fåes f.eks. fra Humphrey Inc., i San Diego, California. Som vist på fig. 7 er strammeanordningen 30 festet til den nedre sylinder 36 med en kabel 31. Den nedre sylinder 36 henger i fartøyet 20 ved hjelp av strammeanordningen 30 og allikevel står sylinderen 36 stasjonært på grunn av utlikningsvirkningen som strammeanordningen 30 har.. Strammeanordningen 30 har frem- og tilbakegående sylindre 30a, 30b som faller sammen med den frem- og tilbakegående bevegelse av de øvre og nedre sylindre 34, 36. Snortrekkpotensiometret 33 måler en spenningsvariasjon som stammer fra den uttrukne

kabel 33a som er festet til sylinderen 30a, i forhold til potensiometret som er festet til sylinderen 30b.-

De elektriske koplinger for bryteranordningen 60 er vist på fig. 8. Snortrekkpotensiometret 33 frembringer en utgangsspenning som er analog med forlengelsen av teleskopseks jonen. Selv om det ved første øyekast kan virke som om et signal som er proporsjonalt med lengden av teleskopseksjonen blir frembrakt vil det være klart at den analoge spennings-utgang bare benyttes til å eliminere virkningen av tidevannssvingninger og til å frembringe kommandosignaler på de ønskede bestemte tidspunkter.

På fig. 8 blir utgangsspenningen fra en glidekontakt 100 i potensiometret 33 delt i to grener. 102 , 104. Den første gren 102 er tilsluttet en integreringskrets 106. Kretsen 106 tjener som er lavpassfilter. Kretsen 106 vil med andre ord filtrere ut all bølgebevegelse unntatt bevegelser som har en meget lav frekvens, f.eks. perioder på over 5 min. Dette filtrerte signal representerer referansestillingen for teleskopseksjonen. Det filtrerte signal fra kretsen. 106 blir innver-tert og summert ved koplingspunktet 108 til det opprinnelige signal som passerer langs grenen 104. Den summerte spenning blir deretter ført gjennom en forsterker 110. På denne måte vil det filtrerte signal fra kretsen 106 når det er invertert og summert sammen med utgangsspenningen fra potensiometret, redusere spenningen til svingninger om et modifisert null-spenningsnivå (kurve 111, fig. 8) som opphever tidevannsvirk-ning ved å justere null-nivået. Dette opphever også behovet for fysisk å flytte bryteren på strammeanordningen eller den teleskopiske seksjon. På denne måte vil kretsen automatisk justere for slike langtidsvariasjoner som tidevannssvingninger utgjør. Dette er en prinsipiell fordel med potensiometret sammenliknet med den mekaniske omkastbare bryter som er omhandlet ovenfor. Da betydelige tidevannsvariasjoner kan for-flytte den naturlige null-linje for svingningene mellom de øvre og nedre sylindre 34, 36, vil kontakt mellom arm og bryter ikke kunne finne sted før den mekaniske bryter er flyttet.

Utgangssignalet fra forsterkeren 110 mates til en Schmitt-utløser 112 hvis utgang er et firkantbølgesignal (kurve 113) med samme nullkryssinger og polaritet som inngangs-signalet (kurve 111). Firkantbølgesignalet blir deretter matet til en differensieringskrets 114 som omdanner firkantbølge-^ , signaler fra utløseren 112 til en serie pulser (kurve 115) som opptrer ved hver nullkrysning av bølgesignalet. Polari-teten av hver puls avhenger av om nullkry.ssingen var positivt-løpende eller negativtløpende. Utgangspulsen fra differensi-eringskretsen 114 mates til en ikke-inverterende puffer 116 og en inverterende puffer 118. Utgangen fra den ikke-inverterende puffer mates til en diode 120 som bare fører pulser med positiv polaritet. Disse pulser ville f.eks. svare til kryssinger av referansestillingen for den teleskopiske seksjon når den strekker seg ut (dvs. positivtløpende kryssinger). Utgangen fra den inverterende puffer 118 mates til en liknende orientert diode 122 som bare fører positive pulser. På grunn av spennings inversjonen vil imidlertid disse pulser tilsvare negativtløpende krysninger av referansestillinger (sammentrekning av den teleskopiske seksjon).

Hivebryteren på fig. 8 har to utganger, en svarende til positivtløpende krysninger av teleskopseksjonens referansestilling og en svarende til negativtløpende krysninger. Den ene eller den annen kan benyttes til kommandosignalet på fig. 6. Som et alternativ kan de to utganger summeres og resul-tanten benyttes som kommandosignal. I dette tilfellet vil et kommandosignal bli frembrakt ved hver krysning av referansestillingen uansett bevegelsesretningen.

Når det nu igjen vises til fig. 5A-5E, ser man at et første signal eller en puls blir frembrakt ved den positivt-løpende utgang når sylindrene et øyeblikk er.i den på forhånd bestemte stilling, som vist på fig. 5A og teleskopseksjonen strekkes ut. Etterhvert som fartøyet heves på grunn av en bølgetopp i sjøen fortsetter den første sylinder oppad i forhold til den annen sylinder som vist på fig. 5B. Fartøyet synker så ned igjen i bølgedalen, noe som fører til at den første sylinder synker ned i forhold til den annen sylinder. På det tidspunkt som representeres av fig. 5C blir et signal frembrakt ved den negativtløpende utgang og angir at teleskopseksjonen igjen er i referansestilling og trekker seg sammen. Selv om en spenning fra potensiometret 33 varierer proporsjonalt med lengden av teleskopseksjonen vil således utgangssig- nalene bare angi den relative stilling av sylindrene i forhold til referansestillingen.

På grunnlag av den foregående beskrivelse vil nytten

av foreliggende oppfinnelse med det røropplegg som er vist på fig. 4, fremgå klart fordi den eneste forutsetning er at boreslammet ikke kan trykkes sammen. Under forutsetning av

at slammet ikke har særlige mengder av innesluttet luft eller gass er dette en fornuftig forutsetning. Det finnes imidlertid alternative røropplegg som oppfinnelsen kan anvendes sammen med.

Fig, 9 er et annet opplegg der oppfinnelsen er anvendt.

Det tilsvarer det som er vist på fig. 4 bortsett fra at rotasjonspakningen 5'8 er fjernet. Rotasjonspakninger kan med-føre friksjonsskader på grunn av de bevegelser som fremkommer når skipet hiver på seg, og skadene finnes da mellom pak^ningen og.borestrengen 38. Som en følge av dette kan denne komponent kreve stadig vedlikehold og det er ikke engang ønskelig å anvende denne komponent. For å hindre boreslam fra å flomme, over den åpne øvre ende av stigerøret ' 26 er sponristeren 46, støtdempertanken 43 og ledningen 50 senket på fig. 9 i forhold til den stilling de har på.fig. 4. Nivået for disse komponenter i forhold til utløpet 27 på stigerøret 26'

er valgt slik at ledningen 50 holder seg full. av slam. Selv om de prinsipper som ligger til grunn for utførelsen av disse komponenter er tidligere kjent skal det påpekes at de begrens-ninger som fastsettes av borefartøyets konstruksjon kan hindre at man oppnår det man ønsker under alle betingelser når far-tøyet hiver på seg, når det gjelder slamstrøm og slammets ■ reologiske egenskaper. Det antas imidlertid at ledningen 50 vil være full av slam under de fleste forhold.

Virkningen av den modifikasjon som er vist på fig. 9 fører til en ytterligere fri slamoverflate 59 i den øvre del av stigerøret 26. Det er klart at hvis nivået av denne slamoverflate kan måles kunne røret betraktes som en ytterligere støtdempertank i henhold til de prinsipper som er beskrevet ovenfor. Under de fleste forhold vil imidlertid dette ikke være nødvendig. Arealet av den frie slamoverflate 59 i stige-røret (i det følgende betegnet som A^) er vanligvis lite . sammenliknet med arealet av den frie overflate i støt-dempertanken. Som en følge av dette ventes feil ved bestemmelse av V* , ikke å være store selv om den frie overflate

ret

59 ikke tas med i beregningen. En erkjennelse av at nivåvaria-sjonene på den frie flate 59 i størrelse og fase vil tilsvare variasjonene for den frie flate 68 i støtdempertanken 43, vil imidlertid føre til en ytterligere forbedring når det gjelder

■måling av støtdempertankens nivå "H" (se.fig. 9) som da også vil være et mål for slamnivået i stigerøret. Ved anordningen på fig. 6 kan dette oppnås på en enkel måte ved å øke for-sterkningen i forsterkeren 64 fra A^til (At + A^).

Et annet røropplegg som foreliggende oppfinnelse kan an-.vendes sammen med er vist på fig. 3. Ved dette opplegg er ledningen 50 og den øvre del av stigerøret 26 i alminnelighet ikke fulle av slam selv under normale tilstander. Som forklart ovenfor er denne geometri kompleks og gjør det upraktisk å måle volumet av slam i disse komponenter. Ved utøvelse av oppfinnelsen blir imidlertid den største feilkomponent, nemlig volumet i teleskopseksjonen eliminert. For denne anvendelse kan apparatet 6 benyttes ved å fjerne nivåføleren 62, forsterkeren 64, samplere 69 og subtraksjonskretsen 72 som alle er knyttet til volummålinger i støtdempertanken.

Som forklart ovenfor er det.velkjent for fagfolk å påvise kontrollproblemer i et borehull ved å sammenlikne strømninghastigheten for boreslam som returnerer fra borehullet (Q<*>eti foreliggende oppfinnelse) med enten (i) hastigheten på returslamstrømmen på tidligere tidspunkter eller (ii) hastigheten på det slam som sirkulerer inn i borehullet) Den førstnevnte sammenlikning kan foretas på forskjellige måter med foreliggende oppfinnelse, fortrinnsvis ved enten å registrere utgangen Q<*>etpå en skriver eller ved å stille alarmer som trer i virksomhet når Q* , avviker med mer enn en på for-ret ^

hånd bestemt verdi fra en verdi som bestemmes under forut-gående problemfrie operasjoner. Den sistnevnte sammenlikning kan gjøres på mange forskjellige måter som er velkjent for fagfolk, og to av disse er vist i det følgende.

Fig. 11 viser en modifikasjon av apparatet på fig. 6 der strømningshastigheten for slam som sirkulerer ned i borehullet Q . blir subtrahert fra strømningshastigheten 0*

c i ir c J- 6 X-på returnerende slam for å gi et delta strømningsparameter AQ*e^_. Matematisk svarer dette til likningene:

Signalet Qcj_rcfåes fra strømningsmåleren 56, som er vist på fig. 1.

En annen alternativ sammenlikningsmåte for strømnings-hastigheten er gjengitt på fig. 12. Utgangen fra strømnings-måleren 86 mates til en integrator 75 som funksjonerer på samme måte som integratoren 70. Integratoren 75 integrerer signalet Qc^rcover perioden som ligger mellom på hverandre følgende kommandosignaler (dvs. fra t^til t^) i og sender den integrerte verdi som utgang ved tidspunktet t2• Utgangen er størrelsen V<*.>som er volumet av slam som er pumpet inn i

eire borestrengen 38 under det bestemte tidsintervall. Denne integrerte utgang ble så subtrahert av summen av V<*>og V*^ ved summeringspunktet 76 for å danne verdien AV*et- Matematisk kan dette uttrykkes som:

der A.V* er forskjellen mellom volumet på boreslammet som har kommet inn ved bunnen av teleskopseksjonen i løpet av det bestemte tidsintervall og volumet av slam som er pumpet ned i borstrengen 38 fra tankene 48 over det samme intervall. En- positiv verdi av AQ*e^_ angir et "kick" mens en negativ verdi angir tapt boreslam.

Signalet Av*^et -kan behandles på forskjellige måter. F.eks. kan det tilføres deleren 80 som er vist på fig. 12,for å frembringe delta strømningsparameter AQ*_etuttrykt som:

Likning (10) er. analog-med likning (5). Likningen (10) omhandler imidlertid bestemmelse av en forskjell, nemlig deltastrømmen. Som et alternativ kan AQ* , verdiene mates til en totalisator-'ret

anordning 81 som summerer de etter hverandre følgende AV* til det totale av tidligere verdier. Totalisatoranordningen er velkjent. På denne måten bestemmes netto volumetrisk■

tap eller vinning av slam fra borehullet, nemlig £AV* ^ . Denne størrelse er lik forandringen i volumet V<**>av slam' i slamsystemet på overflaten, men er upåvirket av økninger eller minskninger av materialet fra de aktive slamtanker 48. I den foretrukne utførelsesform ville totalisatoranordningen 81

bli" satt i virksomhet hver gang parameteren AQ<*>gtoverskrider på forhånd innstilte grenser, for angivelse av et kontroll-problem når det gjelder borehullet. Utgangen £AV<*>gtville da angi den totale økning eller minskning av mengden fra borehullet på grunn av problemets opptreden. Denne informasjon er meget nyttig når det gjelder å planlegge kontrollprosedyrer for borehullet.

Fig. 10 er en grafisk gjengivelse av data som fremkommer med den utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig. 6 og anvendt sammen med et røropplegg som vist på fig. 4-, Kurvene på fig. 10 er basert på en øvre sylinder 34 med en utvendig diameter på 47 cm, en borestreng 38 med en Utvendig diameter på 12,7 cm og en støtdempertank 4 3 med et tverrsnitt på omtrent 65,77 dm 2. Kurve I viser forandringen i teleskopseks jonens lengde som en funksjon av tiden. Den justerte nullakse representerer referansestillingen for teleskopseksjonen.

Kurve II er en firkantkurve som viser stillingen av en mekanisk bryter eller utgangen 113 fra Schmitt-utløseren 112 på fig. 8 som en funksjon av tiden. F.eks. med start ved tidspunktet tg er teleskopseksjonen i referansestilling som angitt ved plasseringen av kurve I ved nullaksen. Denne stilling tilsvarer fig. 5A. Når den øvre sylinder beveger seg oppad, inn-tar bryteren stilling 1 når den øvre sylinder avviker fra referansestillingen. Bryteren forblir i stilling 1 inntil teleskopseksjonen går tilbake til referansestillingen ved tids punktet t^'i hvilket punkt bryterstillingen endrer seg til stilling 2. Den øvre sylinder fortsetter så nedad og når en minstehøyde, hvoretter den reverserer sin bevegelse 1 forhold til den nedre sylinder, som vist med kurven I inntil tidspunktet t- da teleskopskjøten igjen er i referansestilling. Under alle positive eller oppadrettede bevegelser av den øvre sylinder i forhold til referansestillingen vil derfor bryteren holdes i stilling 1. På samme måte vil alle negative eller nedadrettede forskyvninger av den øvre sylinder i forhold til referansestillingen holde bryteren i stilling 2. Det er klart at stilling 1 og stilling 2 kan representeres av forskjellige spenningsnivåer i en elektronisk krets.

Kurve III er eti pulstog som fåes ved differensiering av kurve II. Kurve III viser frembringelsen av en positiv puls 200 hver gang den første sylinder beveger seg oppad og krysser referansestillingen. En negativ puls 201 frembringes hver gang den første sylinder beveger seg nedad og krysser referansestillingen. Anvendelsen av disse positive og negative pulser til frembringelse av kommandosignaler er forklart ovenfor i forbindelse med fig. 8.

Et lineært strømningsforhold ble forutsatt ved beregning av den hydrauliske opptreden av dette system som en funksjon av tiden. Av denne grunn representerer kurve IV de to parametres opptreden. Som vist ved merkingen av det venstre ordinat angir den grafiske fremstilling variasjonen i nivået H for slammet i støtdempertanken rundt en gjennomsnittsverdi som vilkårlig kan være gitt verdien null. Fordi dette nivå

(eller væskesøyle) sørger for drivkraften for strømmen gjennom strømningsmåleren representerer kurven IV også varia- . sjonen i denne strøm Q . Den høyre ordinat angir størrelsen av disse variasjoner omkring en gjennomsnitlig strømningshas-tighet på 2300 l/min som er den antatte strøm inn ved bunnen av teleskopseksjonen. Når forlengelse av teleskopseksjonen finner sted mellom tg og t^eller t^og t^, vil volumet av fluidum i støtdempertanken og strømningshastigheten gjennom strømningsmåleren avta som angitt med verdiene for H og Q mellom tQog t^eller t ? og t^. Tanknivået og strømningshas-

tigheten øker i de intervaller da teleskopseksjonen trekker seg sammen, f.eks. mellom t^og t2og t<- og tg.

Tabell 1 gjengir en mer detaljert oppstilling av.data fra utførelseseksemplet, der den beregnede høyde- ved hvert av tidspunktene (tg, t^etc.) er angitt sammen med det beregnede volum av fluidum som har passert strømningsmåleren på nedstrømsiden av støtdempertanken under det foregående bestemte tidsintervall.

Kjenner man slamnivået H<**>i støtdempertanken på hvert bestemt tidspunkt og volumet som passerer strømningsmåleren V<*>i løpet av hvert bestemte intervall, kan strømningshastig-heten for slam inn ved bunnen av teleskopseksjonen bestemmes slik:

Hvis man nu utfører de ovennevnte beregninger for hvert bestemt tidsintervall får man en konstant strømnings-hastighet på 2270 liter/min. som er strømningshastigheten inn ved bunnen av teleskopseksjonen.

Som påpekt ovenfor er oppfinnelsen ikke begrenset til sammenlikning av direkte på hverandre følgende intervaller. Det kan til og med være fordelaktig å utøve oppfinnelsen ved å hoppe over hvert annet tidsintervall eller et multiplum -av tidsintervaller. Som et alternativ kan man dessuten utøve oppfinnelsen ved å kombinere to eller flere intervaller og redefinere dem som ett intervall. Eller, man kan definere tidsintervallet mellom nullkrysninger med like fortegn ved å benytte bare de positive eller negative pulser i kurven III. Ved tidspunktet tg er med andre ord steilheten av kurven I-positiv fordi den øker. Ved tidspunktet t^ vil steilheten for kurven I være negativ fordi den-avtar. På tidspunktet t^vil imidlertid steilheten for linjen igjen øke og derfor være positiv. En avlesning som tas mellom tQog t 2 som kan be-

tegnes som en positiv nullkrysning, vil angi strømningshastig-heten når de respektive slamnivåer i støtdempertanken.sammen med den kombinerte volumstrøm gjennom måleren mellom tg og t^er under betraktning. Vil man foreta en beregning også i dette tilfellet vil man igjen få som resultat 2271 liter/min.

Tabell 2 oppsummerer de spesielle verdier som er basert på intervaller mellom positive nullkrysninger (positive pulser). De data som denne tabell bygger på er de samme som for

tabell 1. Man vil se at volumene V<*>gtog tidspunktene At<*>begge er større i tabell II enn i tabell I. Med det for øye å- redusere feil er det god praktis å gjøre tidsintervallene så store som mulig, men også under hensyntagen til at man skal opprettholde tilstrekkelig reaksjonshastighet for instrumentet. Det har vist seg at verdier av At<*>på omtrent 30 sek. er en hen-siktsmessig tidsramme. Hvis den gjennomsnitlige hiveperiode for fartøyet var omtrent 8 sek, ville et intervall bestående

'av åtte på hverandre følgende referansekrysninger (eller fire

på hverandre følgende nullkrysninger med samme fortegn) være ønskelig. I det eksempel det her er tale om ville dette intervall ligge fra tg til tg.

I det. foregående er oppfinnelsen beskrevet under henvisning til en rekke utførelseseksempler. Det er imidlertid klart at mange modifikasjoner og endringer som er basert på denne beskrivelse vil kunne skapes av fagfolk. Det er derfor hensikten å dekke alle slike ekvivalente modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor rammen av oppfinnelsen.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte til bestemmelse av strømmen av borefluidum under en boreoperasjon fra et flytende fartøy, med stigerør og teleskopseksjon ,karakterisertved måling av volumet av borefluidum som strømmer fra teleskopseks jonen 1 den tidsperiode da teleskopseksjonen beveger seg fra en på forhånd bestemt referansestilling og returnerer til den nevnte på forhånd bestemte referansestilling.

2. Fremgangsmåte som angitt i kravl,karakterisert vedat den innbefatter bestemmelse av strømnings-hastigheten for borefluidet som flyter fra teleskopseksjonen inn i stigerøret, omfattende måling av varigheten av den nevnte tidsperiode og bestemmelse av strømningshatigheten for borefluidet som strømmer fra teleskopseksjonen inn i stigerøret ved å dividere det nevnte målte volum av borefluidum med den nevnte varighet av tidsperioden.

3. Fremgangsmåte til påvisning av en unormal boretilstand under en boreoperasjon som utføres fra et flytende fartøy, omfattende et stigerør, en teleskopseksjon, en borestreng som strekker seg gjennom stigerøret og teleskopseksjonen, og anordninger for pumping av borefluidum ned gjennom den nevnte borestreng og opp gjennom stigerør, og teleskopseksjon,karakterisert ved: (a) måling av volumet av borefluidum som strømmer fra teleskopseksjonen i den tidsperiode da teleskopseksjonen beveger seg fra en på forhånd bestemt referansestilling og returnerer til den nevnte referansestilling, (b) måling av volumet av borefluidum som pumpes inn i borstrengen under den nevnte tidsperiode og (c) sammenlikning av volumet av borefluidum som måles under trinn (a) med det volum som måles under trinnet (b), idet en forskjell vil indikere en unormal boretilstand.

4. Fremgangsmåte til bestemmelse av strømningshastigheten for borefluidum som. flyter fra et offshore borehull inn i et-stigerør, der borehullet bores fra et flytende fartøy og stigerøret forbinder fartøyet med borehullet, og der et slamsystem i forbindelse med stigerøret ved hjelp av en ledning, sirkulerer det nevnte borefluidum i borehullet og stige-røret, hvilket stigerør har en teleskopisk seksjon med en øvre og nedre sylinder som skal oppta vertikal eller hivebevegelse av fartøyet,karakterisert vedavkjøling av den innbyrdes stilling mellom de øvre og nedre sylindre i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling av sylindrene, der et første signal frembringes når sylindrene varierer fra den nevnte på forhånd bestemte stilling og starter en klokke,, og et andre signal deretter blir generert når sylindrene kommer tilbake til den nevnte på forhånd bestemte stilling og stanser klokken og dermed fastlegger en tidsperiode mellom de første og andre signaler, måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av den teleskopiske seksjon i løpet av den nevnte tidsperiode, og bestemmelse av strømningshastigheten for borefluidet som flyter fra borehullet inn i stigerøret ved å dele det målte volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av den teleskopiske seksjon med den nevnte tidsperiode.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, der ledningen holdes kontinuerlig full av borefluidum,karakterisert vedfastleggelse av på hverandre følgende tidsperioder ved frembringelse av på hverandre følgende signaler og måling av et volum av borefluidum som flyter på nedstrøm-siden av teleskopseksjonen innenfor hver tidsperiode, for derved å muliggjøre bestemmelse av multiple strømningshas-tigheter.

6. Fremgangsmåte til bestemmelse av "kick" eller tapt sirkulasjon i et offshore borehull som bores fra et flytende fartøy, der et stigerør forbinder fartøyet med borehullet mens et slamsystem i forbindelse med stigerøret sirkulerer et borefluidum i stigerøret som innbefatter en teleskopisk seksjon med en øvre og nedre sylinder for å oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse fartøyet utfører,karakterisert ved:. avføling av den innbyrdes stilling av de øvre og nedre sylindre i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling av.sylindrene, der et første signal frembringes når sylindrene varierer fra den på forhånd bestemte stilling og et andre signal deretter frembringes når sylindrene går tilbake til den nevnte på forhånd bestemte' stilling, måling av volumet av borefluidum som kommer inn i borehullet fra det nevnte slamsystem mellom det første og andre signal, måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av. teleskopseksjonen mellom det første og det andre signal,og bestemmelse av et "kick" eller tapt sirkulasjon i borehullet når det målte volum av borefluidum kommer inn i borehullet fra slamsystemet ikke er stort sett lik det målte volum av borefluidum- som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen.

7. Fremgangsmåte.som angitt i krav 6,karakterisert vedfrembringelse av på hverandre følgende signaler og måling av et volum, av borefluidum som kommer inn i borehullet fra det nevnte slamsystem og et volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen mellom på hverandre følgende dignale.r for å muliggjøre bestemmelse av flere forskjeller mellom det målte volum av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet og det målte volum av'borefluidum som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen.

8. Fremgangsmåte til bestemmelse av strømningshastigheten for borefluidum som flyter fra et offshore borehull som bores fra et flytende fartøy, der et stigerør forbinder fartøyet met borehullet mens et slamsystem med en støtdemperanordning i forbindelse med stigerøret sirkulerer et borefluidum i borehullet og stigerøret, hvilket stigerør har en teleskopseksjon ved øvre og nedre sylinder for å oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse fartøyet utfører,karakterisert vedavføling av den innbyrdes stilling mellom den øvre og nedre sylinder i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling av sylindrene, der et første signal frembringes når sylindrene avviker fra den nevnte på forhånd bestemte stilling for start av en klokke, og et andre signal frembringes når sylindrene går tilbake til den nevnte på forhånd bestemte stilling for stans av klokken og fastleggelse av en tidsperiode mellom de første og andre signaler, måling av forandringen i volum av borefluidum i støtdemper-anordningen under den nevnte tidsperiode, måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av støtdemperan-ordningen i den samme periode, og bestemmelse av strømnings-hastigheten for borefluidet som flyter fra borehullet til stigerøret ved å dele summen av det målte volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av støtdemperanordningen og den målte forandring i volum av borefluidum i støtdemper-anordningen med den nevnte tidsperiode.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, der ledningen kontinuerlig holdes full av borefluidum,karakterisert vedfastleggelse av på hverandre følgende tidsperioder ved.frembringelse av på hverandre følgende signaler og måling av et.volum av borefluidum som flyter på nedstrøm-siden av støtdemperanordningen innenfor hver tidsperiode for å muliggjøre bestemmelse av et antall strømningshastigheter.

10. Fremgangsmåte til bestemmelse av en unormal boretilstand i et offshore borehull som bores av et flytende fartøy med et stigerør som strekker seg fra borehullet til fartøyet og et slamsystem med en støtdemperanordning og i forbindelse med stigerøret ved hjelp av en ledning' som strekker seg fra slamsystemet til stigerøret, hvilket slamsystem sirkulerer et borefluidum i borehullet og stigerøret, mens ledningen holdes kontinuerlig full av borefluidum, hvilket stigerør innbefatter en teleskopseksjon med en øvre og en nedre sylinder som skal oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse fartøyet utfører,karakterisert vedav-føling av en innbyrdes stilling mellom den øvre og den nedre sylinder i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling av sylindrene, der et første signal frembringes når sylindrene avviker fra den nevnte på forhånd bestemte stilling og et andre signal deretter frembringes når sylindrene går tilbake til den nevnte på forhånd bestemte stilling, måling av volumet av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet mellom det første og det andre signal, måling av forandringen i volum av borefluidum i støtdemperanord-ningen mellom det første og det andre signal, måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av støt-demperanordningen mellom det første og det andre signal, og bestemmelse av en unormal boretilstand til et borehull når summen av. det målte volum av borefluidum som flyter på ned-strømsiden av støtdemperanordningen og den målte forandring i volum av borefluidum i støtdemperanordningen ikke er stort sett lik det målte volum av borefluidum som kommer inn i borehullet fra det nevnte slamsystem.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,karakterisert vedfrembringelse, av på hverandre følgende signaler og måling av et volum av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet og et volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av teleskopseks.jonen mellom på hverandre følgende signaler, for å muliggjøre bestemmelse av en flerhet av forskjeller mellom det målte volum av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet og det målte volum av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen.

12. Anordning til bestemmelse av strømningshastighet for et borefluidum som flyter i et stigerør fra et borehull som borer ■ offshore fra et flytende fartøy, der stigerøret strekker seg fra borehullet til fartøyet, og omfattende et slamsystem som er tilknyttet stigerøret ved hjelp av en ledning der slamsystemet sirkulerer borefluidum gjennom nevnte borehull og stigerør, hvilket stigerør har en teleskopisk seksjon med en øvre og nedre sylinder for å oppta vertikale bevegelser eller hivebevegelser fartøyet utfører,karakterisertv e d at den omfatter midler til avføling av en innbyrdes stilling mellom.den øvre og nedre sylinder i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling, som er i stand til å sende ut signaler når sylindrene et øyeblikk er i den nevnte på forhånd bestemte stilling, midler til måling av tid mellom . på hverandre følgende signaler som fastlegger en serie av på hverandre følgende tidsperioder, og en første anordning til. måling av volumet av borefluid som flyter på nedstrømsiden av teleskopseksjonen i løpet av en hvilken som helst av de nevnte tidsperioder, til bestemmelse av strømningshastig-heten for borefluidet som flyter fra borehullet når det volum som måles i løpet av en bestemt tidsperiode deles med tidsperioden.

13. Anordning som angitt i krav 12,karakterisert vedat føleanordningene omfatter en bryter som styres av sylindrene og sender de nevnte signaler.

14. Anordning som angitt i krav 13,karakterisert vedat bryteren omfatter et potensiometer som overvåker den innbyrdes stilling av sylindrene og frembringer en spenning som varierer som en funksjon av den innbyrdes bevegelse, en filteranordning som er forbundet med potensiometret for å eliminere alle spenningsvariasjoner over en på forhånd bestemt frekvens og tillater alle filtrerte spenningsvariasjoner under den på forhånd bestemte frekvens å passe, anordninger til bestemmelse av forskjellen mellom de filtrerte spenningsvariasjoner og den frembrakte spenningsvariasjon fra potensiometret for å fastlegge en modifisert nullakse om hvilken spenningen varierer, og der den modifiserte nullakse representerer den nevnte på forhånd bestemte stilling, og anordninger til omdannelse av den varierende spenning til adskilte signaler når den nevnte spenning krysser nullaksen for derved å frembringe et signal når sylindrene er i den nevnte på forhånd bestemte stilling.

15. Anordning som angitt i krav 12,karakterisert, ved at den omfatter andre midler til måling av volumet av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet under hver av de nevnte tidsperioder, og anordninger til bestemmelse av forskjellen mellom de volumer som måles av de første og andre anordninger under identiske tidsperioder, der en forskjell angir nærvær av en unormal boretilstand.

16. Forbedret anordning til bestemmelse av "kick" eller tapt sirkulasjon fra et borehull i et system for offshoreboring fra et flytende fartøy med et stigerør som strekker seg fra borehullet til fartøyet, og omfattende et slamsystem' som er forbundet med stigerøret ved hjelp av en ledning, hvilket slamsystem sirkulerer borefluidum gjennom borehullet og stigerøret, der stigerøret innbefatter en teleskopseksjon med en øvre og nedre sylinder som skal oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse fartøyet utfører og der slamsystemet innbefatter støtdemperanordninger for å dempe plutselige forandringer i volumetrisk fortrengning av borefluidet i teleskopseksjonen,karakterisert vedmidler til føling av den innbyrdes stilling mellom den øvre og nedre sylinder i forhold til en på forhånd bestemt innbyrdes stilling, i stand til å avgi signalet når sylindrene midlertidig er i den nevnte på forhånd bestemte stilling, anordninger til måling av tiden mellom på hverandre følgende signaler til fastleggelse av en serie på hverandre følgende tidsperioder, en første anordning til måling av volumet av borefluidum som flyter på nedstrømsiden av støtdemperanord-ningene under en hvilken som helst av de på hverandre følg-ende tidsperioder, andre anordninger til måling av volumet av borefluidum som kommer inn i borehullet fra slamsystemet i løpet av en hvilken som helst av de nevnte på hverandre følgende tidsperioder, og tredje midler til måling av en forandring i volumet av borefluidum i støtdemperanordningen under hver av de nevnte på hverandre følgende tidsperioder for å tillate bestemmelse av nærvær av enten et "kick" eller tapt sirkulasjon i borehullet når summen av det volum som måles av det første middel og den målte forandring i volum som måles av det tredje middel under identiske tidsperioder, ikke er stort sett lik det volum som måles av det andre middel under den samme tidsperiode.

17. Forbedret anordning til bestemmelse av et "kick" eller tap av borefluidum i et system for offshore boring fra et flytende fartøy med et stigerør som strekker seg fra borehullet til fartøyet og et slamsystem som er forbundet med stigerøret ved hjelp av en ledning, der slamsystemet er i stand til å sirkulere borefluidum .gjennom borehullet og stige-røret og der stigerøret har en teleskopisk seksjon med en øvre og nedre sylinder som skal oppta vertikal bevegelse eller hivebevegelse fartøyet utøver, og der slamsystemet innbefatter en tankanordning som inneholder borefluidum i forbindelse med den nevnte ledning under ikke-sirkulasjon av borefluidet,karakterisert vedanordninger til avføling av den innbyrdes stilling mellom den øvre og nedre sylinder i forhold til en på forhånd bestemt referansestilling, der avfølingsanordningen sender ut et signal når sylindrene midlertidig er i den nevnte referansestilling for fastleggelse av en rekke' på hverandre følgende tidsperioder mellom på hverandre følgende frembrakte signaler, anordning til måling av volumet av borefluidum i tankanordningen hver gang et signal utsendes fra avfølingsanordningen,og anordninger til sammenholdelse av det målte volum i tankanordningen slik at en plutselig forandring i de på hverandre følgende sammenholdte volum som måles over en rekke av på hverandre følgende tidsperioder vil angi et "kick" eller tap av borefluidum.