NO814325L - Anordning for maaling av vektbelastningen paa en borestreng - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår loggsystemer som benyttes

samtidig som det bores, og den er spesielt rettet" mot et forbedret verktøy for måling av vektbelastningen på borkronen under boreoperasjoner. De målinger som foretas med denne måleanordning for vektbelastningen blir sendt til overføringsutstyr i borestrengen og sendes til mottakerutstyr ved jordoverflaten.

Det er kjent flere typer måleanordninger for å

avføle vektbelastningen på en borestreng og da spesielt på borkronen under boreoperasjoner. En gren av disse belastningsregistrerende anordninger benytter seg av strekklapper som er montert på elementer inne i anordningen, som defor-meres som en funksjon av belastningen som utøves mot anordningen. Disse anordninger er beheftet med problemer som er forbundet med den sarte natur for strekklapper,

når de benyttes i de heller barske forhold som hersker ved borestrengenes bunnende. Disse anordninger med strekklapper, begrenses i bruk på grunn av den fysiske følsomhet for disse, når de benyttes i områder med høye temperaturer og i andre områder der de blir utsatt for støt og vibrasjoner. Selv om strekklapper er kjent for sin nøyaktighet ved defor-masjon av materialer, er de også kjent for sin sarte natur og for de nøyaktige krav når det gjelder installasjon og drift, for at de skal gi nøyaktige og gode måleresultater. Tidligere har slike belastningsmåleanordninger med strekklapper blitt betraktet som utilfredsstillende, både på

grunn av sin sarte natur og på grunn av sin tilbøyelighet til å feile på grunn av ytre motstand som kan forekomme i de til disse hørende strømkretser.

En- annen gren av belastningsregistrerende anordninger benytter et lukket fluidumkammer inne i et brønnverktøy, der belastningen som virker på verktøyet, vil endre trykket i det lukkede fluidumkammer, og trykkendringen registreres av et trykkregistrerende instrument som er anordnet og opplagret inne i borestrengen. En slik anordning kan bare benyttes for de belastninger som virker på borkronen eller på et bestemt sted inne i broestrengen, fordi registreringsin-strumentet må fjernes fra borestrengen for å analysere de registrerte data, når borestrengen er blitt fjernet fra brønnen.

En måleanordning for vektbelastningen i en borestreng ifølge oppfinnelsen omfatter et teleskopisk hus eller adapter som er trykkutbalansert for,å utligne virkningen av borefluidet inne i det indre rør i huset og rundt omkring huset. Inne i det teleskopiske hus er det ■ arrangert et lukket fluidumkammer på en slik måte at trykket inne i dette kammer kan måles samsvarende med vekt- eller trykk-belastningen som utøves i husets lengderetning. En transduktor er plassert i huset for avføling av trykket i fluidumkammeret og omdanner dette trykk til et elektrisk signal og sammenkobles med en måleanordning plassert et eller annet sted i borestrengen og samtidig som det bores, for således å kunne overføre denne måling til jordoverflaten.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny

og forbedret" avfølingsanordning for måling av den belastning som utøves på borkronen på en borestreng i et borehull,

Et annet formål er å tilveiebringe en anordning for måling av den vektbelastning som utøves på en borkrone eller en lignende anordning i en borestreng i et borehull,

der virkningen av trykket i borefluidét på anordningen elimineres, slik at den virkelige og i lengderetningen mot borkronen og dermed også mot belastningsmå^e^nardrixngen virkende belastning kan bestemmes med en meget stor nøyaktighet.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en måleanordning for å bestemme den vektbelastning som utøves på en borkrone på en borestreng i et borehull, der fluidumtrykket observeres i et lukket fluidumkammer inne i anordningen, og fluidumtrykket står i forhold til den vektbelastning som utøves på måleinnretningen, der videre en trykktransduktor inne i anordningen benyttes til å omdanne trykket til et elektrisk signal som sendes til over-føringsutstyr inne i borestrengen, for derved å overføre det belastningsindikerende signal til mottakerutstyr ved jordens overflate.

Forskjellige andre formål, fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå klart for fagfolk på området av den følgende beskrivelse i forbindelse med de medfølgende

tegninger hvor:

Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av et"borehull med en borestreng opphengt i dette og som er utstyrt med en anordning for måling av parametere nede i brønnen samtidig som det bores. Fig.' 2 er et delvis snittet riss av det teleskopiske hus eller adapter i den vektbelastningen avfølgende anordning, der deler av denne er vist med stiplede linjer. Fig. 3 er et tverrsnitt av den vektbelastningen av-følende anordning, lagt langs linjen 3-3 på fig. 2. Fig. 4 er et tverrsnitt av den vektbelastningen av-følende anordning, lagt langs linjen 4-4 på fig. 2. Fig. 5 er et riss av den øvre del av det vektbelastningen avfølende adapter, der en del av den ytre flate er snittet ut, og

fig. 6 er et tverrsnitt av en alternativ utførelse av trykktransduktorarrangementet i det vektbelastningen avfølende adapter som har en forutbestemt trykkreferanse.

I den følgende diskusjon og beskrivelse av den fore-trukne utførelse av belastningsinåleanordningen ifølge oppfinnelsen, vil denne beskrivelse henvise til de medfølgende tegninger, der samme henvisningstall benyttes for å angi den samme eller en lignende del og/eller konstruksjon. Det er lett å forstå at en .slik diskusjon og beskrivelse ikke er ment å begrense rammen for oppfinnelsen unødig.

På fig. 1 er det vist et borehull 10 i jorden med en borestreng som er antydet ved 12 og er opphengt i borehullet og omfatter en borkrone 14 som er festet til dens nedre ende. Umiddelbart over borkronen 14 er det anordnet^et teleskopisk hus eller adapter, som generelt,er gitt hen-visnings tallet 16 og som inneholder føleren for det vekt-belasthingsmålende anordning ifølge oppfinnelsen.

I den følgende beskrivelse vil dette teleskopiske hus bli betegnet som et "avfølglngsadapter" 16 for å gjøre bes-krivelsen -enklere.

Umiddelbart ovenfor avfølingsadapteret 16 er det anordnet en spesiell borestrengdel 18 som inneholder en sender 20 som er elektrisk koblet til en transduktor inne i belast-ningsavfølingsadapteret 16. Senderen 20 kan benyttes til å overføre de registrerte data til jordens overflate. Tilleggsutstyr ved jordens overflate for denne anordning for måling samtidig som det bores, omfatter en mottaker 22 som mottar data fra senderen 20, og en tilhørende dekoder og behandlingsenhet er antydet .ved 24. samt en tilhørende frem-viserinnretning 26, som fremviser dataene visuelt for bruk av borepersonellet og eller registrerer disse data for senere bruk.

Senderen 20 er plassert inne i en spesiell borestrengdel 18, og den tjener til å tilføre borefluidet som sirkuleres ned gjennom borestrengen,' et akkustisk signal som er modulert i samsvar med de data som mottas fra det belastningsavfølende adåpter 16. Dette modulerte akkustiske signal blir registrert av mottakeren 22 ved overflaten og blir der behandlet for registrering og/eller fremvisning ved fremvisningsterminalen 26. Selv om det her er beskrevet et akkustisk datasendersystem,

er det lett å forstå at andre datasendersystemer selvsagt kan benyttes for overføring av data fra det belastningsavfølende adapter 16 til jordens overflate for prosessering av passende utstyr og for bruk under boreoperasjonen. Selv om borestrengen som er vist omfatter en konvensjonell borkrone 14,

er det lett å forstå at denne anordning åpenbart vil kunne funksjonere sammen med andre boreinnretninger, slik som en fluidumdrevet boremotor og tilhørende boreutstyr.

På fig. 2 er det vektbelastningsavfølgende adapter 16 et teleskopisk rørformet hus som omfatter et øvre huselement 28 som er teleskopisk monterti et nedre huselement 30. Ved den nedre ende av det nedre huselement 30 er det i åpningen i muffer 32 laget indre gjenger for montering av en borkrone eller en annen boreinnretning. Den øvre del av det nedre, huselement 32 er beregnet på å oppta den nedre endeparti på

det øvre huselement 28 opplagret inne i huselementet 30. En indre boring 34 i den nedre del av det nedre huselement 30

er beregnet på å oppta den nedre pakningsinnretning på den nedre del av det øvre huselement 28 og i den indre boring 34 i det nedra huselement 30. For å koble huselementene glidbart sammen i lengderetningen og koble dem slik at de er roterbart sammenlåst, er det montert en rekke koblingstapper 36 inne i langstrekte og tilpassede spor 38 og 40, som er utformet i

I

det øvre huselement 28 resp. det nedre huselement 30.

En nedre pakningsinnretning er anordnet på'den nedre ende av det' øvre huselement 2 8 for å avtette dette mot boringen 34 i det nedre huselement 30. Denne pakningsinnretning omfatter en nedre pakningshylse 42 som er gjenget

på den nedre endedel på det øvre huselement 28. Den nedre pakningshylse 42 har en utvidet nedre del som ligger innad over den nedre ende på det øvre huselement 28. En ringflate 44 på den nedre ende på den nedre pakningshylse 42 er blott-lagt mot den indre passasje i det vektbelastningsavfølende adapter 16. En O-ring 48 danner en pakning mellom det ytre på den nedre pakningshylse 42 og flaten i boringen 34. En O-ring 46 mellom det indre på den nedre pakningshysle 42

og det ytre på den nedre endedel på det øvre huselement 28 danner pakning mellom disse elementer under gjengeforbindelsen mellom disse elementer. En ettergivende låsering 49 er anbrakt mellom det innad stikkende parti på den nedre pakningshylse 42 og den nedre ende på det øvre huselement 28 for å hindre dreining av pakningshylsen 42 i forhold til det øvre huselement 28. En ringformet stopperflate 50 på

den øvre endedel på den nedre pakningshylse 4 2 vil komme i kontakt med de nedre ender på koblingstappene 36 for å begrense disse nedadbevegelse i det øvre huselement 28.

Ovenfor koblingstappene 36 ligger det et lukket fluidumkammer 52 som er dannet mellom huselementene og mellom den nedre pakningsinnretning og en ovenforliggende midtre pakningsinnretning. Det lukkede fluidumkammer 52 er utformet slik at det er adskilt fra trykkpåvirkningen i. borefluidet som er innesluttet innenfor det vektbelastningsavfølgende adapter 16. Det lukkede fluidumkammer har variabelt volum, som er avhengig av stillingen for det øvre og nedre huselement. Dette resulterer i at trykket i fluidet som er innesluttet i det lukkede fluidumkammer, også er variabelt, avhengig av stillingen for disse huselementer.

Den midtre pakningsinnretning ved den øvre ende av det lukkede fluidumkammer 52 omfatter en midtre pakningshylse 54 som er gjenget rundt det ytre på en midtdel på det øvre huselement 28. O-ringer 6 2 og 64 er montert i nedre resp. øvre spor i det midtre pakningshylse 54 for å avtette mot de respektive tetnings flater 56 og 58 på det øvre og nedre huselement 28 og 30. Den midtre pakningsinnretnings nedre ende er avsluttet med flaten 66. Den nedre ende på tetnings-flatene 56 og 58 kan betraktes som om de ender ved den radiale stopperflate 60. Det lukkede fluidumkammer 52 strekker seg under den øvre tetningsinnretning og dannes mellom sidene på huselementene 28 og 30 ned til den nedre tetningsinnretning. Mellom disse pakningsinnretninger fyller fluidet hulrommene som omgir, koblingstappene 36 og mellom sporene 38 og 40. Den fulle lengde av fluidumkammeret 52 ligger mellom O-ringen 64 som avtetter mot flaten 58 og O-ringen 48 som avtetter mot flaten i boringen 34. Det effektive areale i fluidumkammeret 52 som opprettholder fluidumbalanseforholdet er det ringformede rom mellom av-tetningspunktene for O-ringene 6 4 og 4 8 og de respektive avtetningsflater 58 og 34.

En fluidumkanal 68 er utformet i lengderetningen gjennom det øvre huselement 28 og danner fluidumforbindelse mellom fluidumkammeret 5= og en trykktransduktor som er montert inne i det øvre huselement 28. Kanalen 68 omfatter en tvers-løpende åpning til fluidumkammeret 52 gjennom den ytre flate 56 i det øvre huselement 28. En plugg 70 er gjenget inn

i den øvre ende 6 8 i kanalen 6 6 og avtetter dens øvre ende innenfor det øvre huselement 28. En i hovedsaken imkompressibel væske, slik som olje eller lignende, kan benyttes til å fylle fluidumkammeret 52 og de tilhørende kanaler.

En øvre pakningsinnretning er anordnet i en avstand over den midtre pakningsinnretning for å tilveiebringe et utbalanserende trykkammer som bidrar til å forskyve virkningen av borefluidet på det vektavfølende adapter. En øvre pakningshylse 72 er gjenget til den øvre endedel på

det nedre huselement 30. Denne hylse 72 har en nedre del 74 inne i det nedre huselement 30 og en øvre del 76 med større diameter ovenfor den øvre ende på det nedre huselement 30.

Den nedre -del 74 på den øvre pakningshylse 72 har en indre flate som er glideforskyvbar langs en ytre tetningsflate 78

på det øvre huselement 28. O-ringer 80 og 82 på denne pakningshylse 72 nedre del 74 danner Sluidumavtetning mellom flaten 78 på det øyre huselement 28 og flaten 58 på den indre

flate av det nedre huselement 30. Den øvre pakningshylses øvre del 76 overlapper en del av det øvre huselement 28 og har større diameter en tetnings flaten 78, og denne del danner et beskyttende deksel for den øvre del av tetningsflaten 78. Et ringformet borefluidumkammer dannes mellom den øvre del av tetriingsflaten 78 og en overlappende del av den øvre pakningshylses øvre del 76. En port 84 gjennom den øvre pakningshylses øvre del 76 danner en fristrøms fluidumforbindelse mellom kammeret 86 borefluidet som vanligvis forefinnes i ringrommet rundt borestrengen. Porten 84 sikrer at ikke noe fluidum blir innestengt i kammeret 86, hvilket ellers kunne hemme operasjonen av de vektbelastningsavfølende deler av denne anordning.

Det trykkutbalanserende fluidumkammer 88 dannes

mellom det ytre av det øvre huselement 28, det indre av det nedre huselement 30 og mellom den øvre ende på den midtre pakningshylse 54 og den nedre ende 92 på den øvre pakningshylse 72. En fluidumkanal 94 strekker seg på tvers gjennom det

øvre huselement 2 8 og danner fluidumforbindelse mellom det trykkutbalanserende fluidumkammer 88 og det indre kanal 35

i det øvre huselement 28. Borefluidum kan komme inn i det

trykkutbalanserende fluidumkammer 88 gjennom kanalen 94 og

kan derved utøve et fluidumtrykk samtidig på begge huselementene. Dette fluidumtrykk virker på flaten 9 0 på den midtre pakningshylse 54 som er festet til det øvre huselement 28, og det virker også på flaten 92 på den øvre pakningshylse 72, som er festet til det nedre huselement 30.

Ved den øvre ende på det vektbelastningsavfølende adapter er det montert en trykktransduktor 96 inne i veggen på det rørformede øvre huselement, og den er satt i fluidumforbindelse til kanalen 68. Denne trykktransduktor 96 er avpasset til å måle fluidumtrykket i forhold til et referansetrykk. I denne installasjon måler trykktransduktoren 96 fluidumtrykkket i det lukkede fluidumkammer 52 i forhold til fluidumtrykket i ringrommet rundt borestrengen i området rundt det vektbelas-tningsavfølende adapter 16. For å kunne utføre denne del av avfølingen er trykkavføleren 96 utsatt for at trykkfluidum som er ekvivalent med det i det lukkede fluidumkammer 52 mens en annen referansedel i trykkavføleren 96 er utsatt for et

I

fluidumtrykk som er ekvivalent med trykket i ringrommet

i borehullet ved det vektbelastningsavfølende adapter 16. Trykktransduktorer som er i stand til.å foreta slike målinger er vel kjent på området, og spesielle konstruksjonsdetaljer

for en slik transduktor vil.derfor ikke bli beskrevet her. Trykktransduktoren 96.er plassert i et hulrom, og den er gjenget inn i en kanal som kan settes i forbindelse med det lukkede

■ fluidumkammer for å påføre det trykk som skal avføles av transduktoren. Det hulrom som opptar transduktoren 96 er slik anordnet at det opprettholder det samme trykk som fluidumtrykket i ringrommet i borehullet ved hjelp av en hydrostatisk trykkompensator som skal beskrives senere.

Det skal nå vises til fig. 2 og 4, der en første tversgående kanal 98 skjærer den på langs gående kanal 68 og er forbundet med en annen tversgående kanal 10 0. Den andre tversgående kanal 100 er anordnet i en vinkel inne i sideveggen på det øvre huselement 28 og danner et hulrom som trykktransduktoren 96 er anordnet i. Trykktransduktoren 96 har en gjenget endedel som er avtettende gjenget inn i en del av den andre på tvers gående kanal 100 for derved å

koble dentrykkavfølende del i fluidumforbindelse med de forbindende kanaler 9 8 og 6 8 og fluidumkammeret 52. En plugg 102stenger av enden på den første på tvers gående kanal 98, eller den ende som ikke er koblet til trykktransduktoren 96.

En plugg 104 stenger av hulromsenden i kanalen 100 som opp-

tar trykktransduktoren 96. En tredje på tvers gående kanal 106 skjærer den andre på tvers gående kanal. 100 ved at sted mellom pluggen 104 og transduktoren 96. Ledninger fra trykktransduktoren 96 og et kabelkoblingsstykke 108 er montert inne.i denne tredje på tvers gående kanal. Koblingsstykket 108 er avtettende gjenget inn i denne tredje

på tvers gåenden kanal 106 og tilveiebringer fluidumtet-

ning for kanalen og det elektriske tilkoblingspunkt for en elektrisk kabel 110. Den elektriske kabel.110 benyttes for å koble trykktransduktoren 96 til sendere 20 som er montert inne i en senderborerørsdel 18, som vanligvis er plassert umiddelbart over det vektbelastningsavfølende adapter 16.

Den øvre ende på den tredje på tvers gående kanal 106 åpner

ut fra det øvre huselement 28 ved et parti 112 med redusert

diameter ved periferien av dette.

En hydrostatisk trykkompensator er anordnet i det øvre endeparti på det øvre huselement 28 som virker sammen med trykkavføleren 96 ved måling av fluidumtrykket i det lukkede fluidumkammer 52. Denne trykkompensator har en sylinderboring 114 som er anordnet på tvers i det øvre endeparti i det øvre huselement 28. Sylinderboringen 114 er forbundet med den tredje på tvers gående kanal 106 via kanalen 116. Et stempel 118 er forskybart montert i sylinderboringen 114. En O-ring 120.rundt stemplet 118 avtetter mellom dette og sylinderboringen 114. En låsering 122 er montert i et spor i sylinderboringen 114 for å begrense stemplets 118 bevegelse utad. Den ytre side på stemplet 118 er utsatt for trykket i ringrommet i borhullet, og stemplets innside åpner effektivt mot trykktrensduktoren 96. I bruk vil den hydrostatiske trykkompensator tillate at det hydrostatiske trykk fra ringrommet i borehullet overføres via stemplet 118 til fluidet i den tredje på tvers gående kanal 106 og videre til trykkreferansedelen i trykktransduktoren 96.

For at fluidumtrykket skal kunne overføres av denne trykkompensator er den tredje på tvers gående kanal 106 og hulrommet som inneholder trykktransduktoren 96 fylt med en i hovedsaken inkompressibel væske, slik som olje eller lignende. Under bruk vel dette trykkompensatorstempel 118 flyte i sylinderboringen 114, og det tjener til en i hovedsaken uhindret overføring av fluidumtrykk fra ringrommet i borehullet til trykkavføleren 96.

Det øvre endeparti på det øvre huselement 28 har en gjenget tapp 124 for å kunne koble det vektbelastnings-avfølende adapter til borestrengen. En beskyttende hylse 126 er fjernbart gjenget rundt det øvre endeparti på hyselementet 28 som inneholder den hydrostatiske trykkompensator, pluggen 104 for den andre kanal og utløpet for den tredje på tvers gående kanal 106 samt også over en del av den gjengede tapp 124. Den .beskyttende hylse 126 er tilpasset løst rundt det øvre endeparti på det øvre huselement 27, for at borefluidet i ringrommet i borehullet skal kunne ha adgang til den hydrostatiske trykkompensator. Den. nedre del av den beskyttende hylse 126 er utstyrt med indre gjenger som er avpasset til ytre gjenger på det øvre huselement 28, slik at det fås en gjengeforbindelse 128 som fester den beskyttende hylse 126 til det øvre huselement 28 når det vektbelastnings-avfølende adapter monteres i borestrengen. Den beskyttende hylse 126 kan gjenges av ved forbindelsen 128, og den kan da skyves nedad over det øvre huselement 28, når en elektrisk kabel 110 skal installeres og tilkobles i borestrengen.

Når adapteret 96 er innkoblet i borestrengen kan det beskyttende hylse 126 skyves oppad og festes ved gjengeforbindelsen 128 for å beskytte den elektriske kobling mellom det vektbelastningsavfølende adapter og den spesielle sender-borerørsdel 18.

Trykkutbalansering i det øvre og nedre huselement i det vektbelastningsavfølende adapter utføres for å fjerne virkningene av borefluidet inne i borestrengen og av borefluidet rundt adapteret i ringrommet mellom borestrengen og borehullet på belastningsmålesystemet. Oppdriftseffekten på borestrengen er ikke en faktor til å bestemme vektbelastningen på borkronen, når det benyttes en vektbelastnings-måleanordning ifølge oppfinnelsen, fordi den måler kraften for . den belastning i lengderetningen som virker på borestrengen ved stedet der det vektbelastningsavfølgende adapter er montert. En kraft som kan komme i betraktning for den vektbelastningsavfølende adapter er monter. En kraft som kan komme i betraktning for den vektbelastning som virker på borkronen er den kraft som skapes av et borefluidum eller boreslam med høyt trykk når det.kommer inn i det trykkutbalanserende fluidumkammer 88 virker mellom det inder av det nedre huselement 30 og det ytre på det øvre hus^' element 2 8 over en flate som i hovedsaken er lik rinqroms-arealet for flatene 90 og 92 på den midtre pakningshylse 54 resp på den øvre pakningshylse 72. Denne diskusjon viser at arealene for ringflatene 30 og 92 kan betraktes som i hovedsaken like og den betegnes med et areal Al. Virkningen av borefluidet med et relativt høye trykk når det forefinnes i det trykkutbalanserende fluidumkammer 88 er at lengden av det vektavfølende adapter 16 forkortes teleskopisk.

I den nedre del av adapteret 16 vil borefluidet

med det relativt høye trykk virke i den langsgående kanal 35

og på den nedre ende på det øvre huselement 28. Dette areale som. trykket virker på strekker seg over den indre "boring 34 i det øvre huselement 28. Under denne diskusjon skal dette areale betegnes med A2. Ved bare å betrakte borefluidet med høyt trykk som virker..på dette areale A2, vil

det sees at'det er en tendens til at det vektbelastnings-avfølgende adapter 16 skal forlenges teleskopisk.

Den tredje av trykk påvirkede del av det vektbelast-ningsavf ølende adapter er fluidumtrykket inne i det lukkede kammer 52. Vektbelastningen som utøves av borestrengen på

det øvre huselement 28 overføres til det nedre huselement

30 av det fluidum som er inne i fluidumkammeret 52 på

grunn av det variable volum i dette kammer i den spesielle og teleskopiske og foran beskrevne konstruksjon. Da fluidet i fluidumkammeret 52 er i hovedsaken inkompresibelt, slik som for olje, vil den kraft som overføres bli i hoved-

saken uforminsket av denne fluidumforbindelse. Når det gjelder overføringen av lengdekrafter inne i det vektbelast-ningsavf ølende adapter, skal det legges merke til at fluidumtrykket inne i det lukkede fluidumkammer 52 virker over et areale A3. Arealet A3 er det ringareale som ligger mellom tetningsflaten 58 på innsiden av det nedre huselement 30

under den midtre pakningsanordning og boringen 34 i den nedre ende av huselement 30. Dette areale kan også tenkes å ligge mellom tetningspunktene for O-ringene 64 og 48. Trykket i fluidet inne i- det lukkede fluidumkammer 52 varierer i forhold til den lengdekraft som utøves på det vektbelastnings-avfølende adapter, og det er dette trykk som måles av trykktransduktoren 96.

Når borestrengen er i driftsstilling pumpes borefluidum ned gjennom borerøret med et relativt høyt arbeidstrykk, hvorpå dette borefluidum kommer ut ved borekronen og inn i borehullets ringrom med et relativt lavere hydrostatisk trykk. I disse omgivelser blir den vektbelastningsavfølende adapter utsatt for forskjellige driftstrykk som må tas i betraktning for måling av den vektbelastning som i realiteten virker på borkronen. For å utføre dette er det indre av det vektbelastningsavfølende adapter utformet slik at det blir trykkutbalansert i forhold til det indre og ytre trykk, .

slik at de'separate huselementer 28 og 30 ikke vil bli for-skjøvet til deres mekaniske bevegelsesgrenser hverken av borestrengens arbeidstrykk eller av'det hydrostatiske trykk i ringrommet i borehullet. Denne trykkutbalansering eller trykkutligning utføres ved at fluidum under arbeidstrykk innføres til det trykkutbalanserende kammer 88

mellom huselementene 28 og 30. Huselementene 28 og 30 er utformet slik at arealene Al og A2 er driftmessig ekvivalente, slik at de beskrevne virkninger av trykket blir utlignet.

Når disse trykkpåvirkninger er eliminert vil lengdekraften eller vektbelastningen som utøves på det øvre huselement

■28 bli overført til den nedre huselement 30 via det fluidum som er innesluttet i det lukkede fluidumkammer 52..

Det fluidum som er innesluttet i det lukkede fluidumkammer 52 utsettes for krefter som skyldes den belastning som utøves på det vektbelastningsavfølende adapter samt også for det hydrostatiske trykk i ringrommet i borehullet. Det hydrostatiske trykk i borehullet utøves på fluidet i

det lukkede fluidumkammer 52 via den hydrostatiske trykkompensator og trykktransduktoren 96. Fordi trykktransduktoren 96 bare måler det relative trykk eller differentaltrykket som utøves mot denne, blir virkninger av det hydrostatiske trykk i borehullet utlignet, og den måler trykket i fluidet i det lukkede fluidumkammer 52 direkte.

En beregning av den belastning som utøves på borkronen kan utføres etter følgende ligning:

W = P3 A3, der

W er den vekt som påføres det vektbelastningsav-følende adapter 16 via borestrengen,

P3 er fluidumtrykket i det lukkede fluidumkammer

52, og

A3 er ringflaten i det lukkede fluidumkammer 52 mellom tetningsflaten 58 og boringen 34.

På grunn av at A3 kan beregnes etter målinger i

det vektbelastningsavfølende adapter 16 og kan forbli en i hovedsaken konstant verdi, er det relativt lett å registrere

P3 og beregne vektbelastningen når dette ønskes.

Når denne anordning benyttes sammen med en" anor-

dning som gjør det mulig å måle samtidig som det bores,

vil det selvfølgelig kreves en rekkefølge sammen med andre måleinstrumenter, slik at noen elektriske signaler fra instrumentpakken og senderen 20 periodisk kan utspørre trykktransduktoren for å fremfinne de data som angir det avfølte trykk eller fluidumtrykket inne i det lukkede fluidum-

kammer 52. Disse data blir derved overført fra senderen til en mottaker 22 ved jordens overflate, der den blir dekodet, behandlet og derpå angitt på et display og/eller registreringsapparat for bruk for boremannskapet ved displayinnretningen 26.

Av det foranstående er det lett å se at det er tilveiebrakt en forbedret anordning for avføling av den vektbelastning som utøves på en borkrone og som er for-

enlig med et system som kan foreta målinger i borehullet samtidig som det bores. Avfølingsannordningen har en enkel konstruksjon, den har et minimalt antall komponenter og den er lett å fremstille. Det vektbelastnings-

avfølende adapter kan lett kobles inn i en borestreng under en borerørsdel som inneholder en passende sender- og instrument-pakke, og den kan under bruk lett tilkobles for å bestemme vektbelastningen eller den kraft som virker i borestrengens lengderetning på det sted der det vektbelastningsavfølende adapter er anordnet. På grunn av enkeltheten for denne vekt-belastningsavfølende anordning, vil den vise seg pålitelig i de relativt harde omgivelser som den er anbrakt i.

En modifikasjon som kan foretas i den trykkavfølgende del av dette vektbelastningsavfølende adapter 16 er å foreta trykkmålingen slik at den står i forhold til en forut-

bestemt konstant, slik som vist på fig. 6. For å kunne muliggjøre dette benyttes det ikke noen hydrostatisk trykk-kiompensator og det hulrom der trykktransduktoren 96 er

montert, er av tettet fra ringrommet i borehullet ved hjelp av en plugg 104 og et koblingsstykke 108. Trykktransduktoren 96 er også utformet for et forutbestemt referansetrykk som må tas i betrektning ved beregning av

trykket P3 i det lukkede f luidumkammer 52. Forutsatt, at'

dette forutbestemte referansetrykk er et positivt trykk, vil det bli trukket fra det av transduktoren målte" trykk for å bestemme vektbelastningen på borkronen 14. Ved bruk av dette transduktorarrangement kan det'forutbestemte trykk være atmosfæretrykket. eller ..ethvert annet bestembart trykk som kan velges av konstruktøren på beste måte.

Da visse forandringer og modifikasjoner kan foretas med den beskrevne utførelse uten å avvike fra oppfinnelses-tanken, er det hensikten med de vedføyde patentkrav å dekke alle slike endringer og modifikasjoner som ligger innenfor den virkelige ide med og ramme for foreliggende oppfinnelse.

Claims (12)

1. Anordning for måling av vektbelastningen på en borestreng samtidig som det bores, karakterisert ved at den omfatter: (a) en rørformet husanordning som er beregnet for innkobling i en borestreng og har et øvre huselement som er beregnet for innkobling i en borestreng og som er teleskopisk montert i et nedre huselement som er innkoblet i en boreinnretning i borehullet, slik som en borkrone, der det øvre huselement og det nedre huselement er utstyrt med organer for å utligne virkningen av det indre trykk i borefluidet som tenderer til å strekke huselementene teleskopisk ut, og av virkningen av det ytre trykk i borefluidet som tenderer til å trekke huselementene teleskopisk inn, og der huselementene også danner et lukket fluidumkammer for måling av fluidumtrykket i dette, idet kammeret ikke står i fluidumforbindelse med borefluidet og blir satt under et trykk som står i forhold til de trykkrefter i lengderetningen som utøves på den rørformede husanordning, samt (b) midler inne i den rørformede husanordning for å avføle trykket i det lukkede fluidumkammer og derved avføle en målbar parameter proporsjonal med den kraft som utøves i lengderetningen på den vektbelastningsmålende anordning som igjen er proporsjonal med den belastning som utøves på boreinnretningen.

2. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 1, karakterisert ved at utligningsorgan-ene omfatter en flate på den nedre del på det øvre huselement som er utsatt for det relativt høye trykk i boreflui det i det indre av bores trengen, en annen flate på den øvre del av det nedre huselement som er utsatt for"det relativt lave trykk i borefluidet i ringrommet mellom borestrengen og et borehull, samt andre flater på en oppad-vendende side på det øvre huselement og på en nedad-vendene side på'det nedre huselement, som er utsatt for det relativt høye trykk i borefluidet i det indre av borestrengen.

3. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 2, karakterisert ved at de trykk-avfølende midler omfatter en trykktransduktor som er montert i det øvre endeparti på det øvre huselement og er avpasset til å avføle fluidumtrykket i det lukkede fluidumkammer og omfaorme den avfølte måling til et elektrisk opptagbart signal som er proporsjonalt med vektbelastningen på boreinnretningen.

4. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 3, karakterisert ved : (a) at det øvre huselement har et gjenget endeparti for tilkobling av dette i en borestreng og en hylse som er fjernbart montert rundt og på det gjengede endeparti og overlapper et gjenget endeparti på den tilpassede borestreng, (b) at de trykkavfølende midler har en kanal som går gjennom det øvre huselement fra transduktoren til et utløp ved det øvre huselements gjengede endeparti som er overlappet av det øvre huselements gjengede endeparti og som er overlappet av hylsen når denne er anordnet slik at den overlapper en del av det gjengede endeparti, samt (c) at transduktoren er utstyrt med en elektrisk kabel som strekker seg gjennom kanalen for tilkobling til en senderanordning som er plassert i borestrengen for å overføre data fra trykktransduktoren til en mot takeranordning ved jordens overflate.

5. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 4, karakterisert ved at de trykkavfølende midler har midler til å avføle fluidum trykket i det lukkede fluidumkammer uavhengig av fluidumtrykket i borehullet som opptar anordningen for måling av vektbelastningen.-

6. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 4, karakterisert ved at midlene for avføling av trykket i det lukkede fluidumkammer avføler det. i forhold til et forutbestemt referansetrykk.

7. Anordning for måling av vektbelastningen ifølge krav 1, karakterisert ved at den rørformede husanordning har: (a) en nedre pakningsanordning mellom det nedre huselement og det øvre huselement ved den nedre del på det nedre huselement, en midtre pakningsanordning mellom det nedre huselement og det øvre huselement over det lukkede fluidumkammer og en øvre pakningsanordning mellom det nedre og øvre huselement i en avstand over den midtre pakningsanordning, og (b) at trykkutligningsorganene for tilført borefluidum med relativt høyt trykk til det øvre huselement under det nedre pakningsorgan og til begge huselementer mellom den midtre pakningsanordning og den øvre pakningsanordning, og at borefluidum med" relativt lavt trykk tilføres til det nedre huselement over den øvre pakningsanordning.

8. Anordning som er avpasset for måling av vektbelåst-ningsforholdene i en borestreng samtidig som det bores, karakterisert ved v at den omfatter (a) en borestreng anordnet for drift i og for boring av et borehull, (b) en overførings- og databehandlings- anordning , plassert inne i det,minste borerørsdel i borestrengen og beregnet for å avføle forskjellige bore-relaterte data og sende noen av disse data til jordoverflaten , (c) en anordning for mottaking av data ved jordoverflaten • og for behandling av de forskjellige borerlaterte data for fremvisning for boreoperatørene som foretar boreoperasjonen og for registrering av noen data, (d) en rørformet husanordning som er-beregnet for innkobling i en borestreng i borehullet og har et øvre og en nedre rørformet og teleskopisk huselement som er anordnet for begrenset teleskopisk bevegelse i forhold til hverandre,. (e) En anordning mellom de teleskopiske øvre og nedre huselementer for å avføle vektbelastningen i lengderetningen mot husanordningen og omfatter et fluidumkammer med variabelt volum som er plassert mellom det øvre og nedre huselement og er slik arrangert at fluidumtrykket i fluidumkammeret med variabelt volum står i et proporsjonalt forhold til vektbelastningen i lengderetningen på den rørformede husanordning, og (f) Der avfølingsanordningen også omfatter en trykktransduktor som er anordnet i et av huselementene og står i fluidumforbindelse med kammeret for å avføle trykket i kammeret og der trykktransduktoren er opera-" ti-vt koblet til en anordning for sending av de målte data til boreutstyr ved jordoverflaten, slik at disse trykkmålinger kan benyttes for å beregne vekt-belastningsforholdene i borestrengen ved den rør-formede husanordning.

9. Fremgangsmåte for måling av vektbelastningen som utøves på en borkrone på borestrengen i et borehull samtidig med boringen av borehullet, karakterisert ved at den omfatter følgende arbeidstrinn: (a) at et vektbelastningsavfølende adapter kobles inn i borestrengen og har et øvre og et nedre huselement med mellomliggende lukket fluidumkammer med variabelt volum som er arrangert slik at fluidumtrykket i dette er proporsjonalt med vektbelastningen i lengderetningen på det vektbelstaningsavfølende adapter og der dette trykk avf øles av en trykk transduk tor, (b) at trykktransduktoren kobles for drift sammen med.en datasenderanordning i borestrengen som er i stand til å sende disse data til jordoverflaten samtidig som det bores, (c) at det bores et borehull med borestrengen, (d) at fluidumtrykket i det lukkede fluidumkammer avføles med trykktransduktoren som frembringer et elektrisk datasignal som er proporsjonalt med trykket, (e) at det elektriske trykkdatasignal overføres til en senderanordning, (f) at et signal som er proporsjonalt med trykkdata-signalet fra serideranordningen i borestrengen sendes til en mottakeranordning ved jordoverflaten, og (g) at den kraft som utøves i lengderetningen på borkronen bestemmes ved å sammenholde de mottatte trykkdatasignaler med en kjent trykkparameter for det vektbelestningsavfølende adapter.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at den kraft som utøves i.lengderetningen på borkronen bestemmes basert på de trykkdatasignaler som representerer fluidumtrykket som virker på en- trykkpåvirket flate inne i det vektbelast-ningsavfølende adapter.-

11. ' Fremgangsmåte ifølge krav.9, karakterisert ved at avfølingen av fluidumtrykket i det lukkede fluidumkammer inne i borestrengen utføres uavhengig av fluidumtrykket inne i borestrengen og i ringrommet rundt borestrengen i borehullet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at avfølingen av fluidumtrykket inne i det lukkede fluidumkammer utføres i forhold til et forutbestemt referansetrykk.