NO322513B1 - Anordning og fremgangsmate for deteksjon av elektromagnetiske signaler overfort gjennom undergrunnen - Google Patents
Anordning og fremgangsmate for deteksjon av elektromagnetiske signaler overfort gjennom undergrunnen Download PDFInfo
- Publication number
- NO322513B1 NO322513B1 NO19985077A NO985077A NO322513B1 NO 322513 B1 NO322513 B1 NO 322513B1 NO 19985077 A NO19985077 A NO 19985077A NO 985077 A NO985077 A NO 985077A NO 322513 B1 NO322513 B1 NO 322513B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- probe
- subsoil
- conductive
- information
- backfill mass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 90
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 7
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 37
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/04—Adaptation for subterranean or subaqueous use
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Description
Denne oppfinnelsen vedrører generelt nedihullstelemetri og spesielt en anordning for deteksjon av elektromagnetiske signaler overført gjennom undergrunnen. En slik anordning vil i vesentlig grad redusere dempningen av et elektromagnetisk signal i området nær en elektromagnetisk deteksjonssonde.
Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en anordning for deteksjon av elektromagnetiske signaler overført gjennom undergrunnen som omfatter: en sonde hvorav minst ett parti er anordnet i undergrunnen, en elektronikkpakke som er elektrisk koblet til sonden, og en ledende tilbakefyllingsmass som i det alt vesentlige omgir sonden og er i intim kontakt med sonden og undergrunnen, og derved etablerer et sterkt ledende område mellom sonden og undergrunnen. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å redusere dempningen av et mottatt elektromagnetisk signal i en anordning for deteksjon av elektromagnetiske signaler overført gjennom undergrunnen, omfattende trinnene: å anordne minst ett parti av en sonde i undergrunnen, å koble sonden elektrisk til en elektronikkpakke, å omgi sonden med en ledende tilbakefyllingsmass slik at den ledende tilbakefyllingsmassn er i intim kontakt med sonden og undergrunnen.
Uten å begrense rammen for oppfinnelsen er dens bakgrunn beskrevet i forbindelse med overføring av nedihullsdata til overflaten under måling sanntidig med boring (MWD) som et eksempel. En bør merke seg at prinsippene ved den foreliggende oppfinnelsen kan anvendes ikke bare under boring, men gjennom hele levetiden til en brønn innbefattende, men ikke begrenset til, under logging, testing, komplettering og produksjon fra brønnen.
På dette området, har det hittil vært forsøkt en rekke forskjellige kommunikasjons- og transmisjonsteknikker for å tilveiebringe sanntidsdata fra området nær borekronen til overflaten under boring. Anvendelsen av MWD med sanntidsdatatransmisjon gir vesentlige fordeler under en boreoperasjon. F .eks. tillater kontinuerlig overvåkning av nedi-hullsforhold en umiddelbar respons på potensielle brønnstyreproblemer og forbedrer slamprogrammer.
Måling av parametere slik som borekronetrykk, dreiemoment slitasje og opplagringstil-stand i sanntid gir mer effektive boreoperasjoner. I virkeligheten er det mulig å oppnå hurtigere inntrengning, bedre uttrekkingsplanlegging, reduksjon i utstyrsfeil, færre for-sinkelser for retningsundersøkelser og eliminering av behovet for å avbryte boringen ved unormal detektering, ved bruk av MWD teknikker.
For tiden er det fire hovedkategorier av telemetrisystemet som har blitt brukt i et forsøk på å tilveiebringe sanntidsdata fra området nær borekronen til overflaten, nemlig slam-trykkpulser, isolerte ledere, akustiske og elektromagnetiske bølger.
I et slamtrykkpulssystem blir motstanden mot slamstrømmen gjennom en borestreng modulert ved hjelp av en ventil og en styremekanisme montert i et spesielt vektrør nær borekronen. Denne type av system overfører vanligvis 1 bit pr. sekund når trykkpulsen forplanter seg opp slamsøylen ved eller nær hastigheten av lyd i slammet. Det er imidlertid fastslått at hastigheten ved overføring av målinger er relativt lav på grunn av puls-spredning, modulasjonshastighetsbegrensninger, og andre nedbrytende begrensninger slik som kravet til slamstrømmen.
Isolerte ledere eller fast ledningsforbindelse fra borekronen til overflaten er en alternativ fremgangsmåte for å etablere nedihuUskommunikasjon. Denne type system har en høy dataoverføringshastighet og toveiskommunikasjon er mulig. Det er imidlertid blitt fastslått at denne typen system krever et spesielt borerør og spesielle verktøyskjøtforbindel-ser, noe som i vesentlig grad øker kostnadene ved en boreoperasjon. Disse systemene kan også være utsatt for feil som et resultat av de slipende forholdene i slamsystemet og slitasjen som forårsakes av rotasjonen av borestrengen.
Akustiske systemer har tilveiebragt et tredje alternativ. Som typisk blir et akustisk signal generert nær borekronen og blir overført via borerøret, slamsøylen eller grunnen. Det er imidlertid blitt fastslått at den svært lave intensiteten til signalet som kan genereres nedi-hulls, sammen med den akustiske støyen som genereres av boresystemet, gjør signalde-tektering vanskelig. Reflektiv og refraktiv interferens som er resultatet av endrede dia-metere og gjengeforbindelser ved verktøyskjøtene, forverrer signaldempningsproblemet for borerørtransmisjon.
Den fjerde teknikken som brukes til å telemetiroverføre nedihullsdata til overflaten anvender transmisjon av elektromagnetiske bølger gjennom jorden. En strøm som bærer eller fører nedihullsdata blir matet til en toroide eller en krave som er anordnet inntil borekronen eller innmatet direkte til borestrengen. Når en toroide blir brukt, blir en pri-mærvikling, som fører dataene som skal overføres, pakket rundt toroiden og en sekun-dær dannes av borerøret. En mottaker, vanligvis en ledende stang eller sonde, blir inn-ført i bakken ved overflaten hvor det elektromagnetiske signalet blir oppfanget og dataene som føres i dette blir behandlet. Det har imidlertid blitt fastslått at sprekkdannelse i undergrunnen rundt sonden og diskontinuiteter i kontakten mellom sonden og under skaper et grensesnitt med høy resistivitet mellom sonden og grunnen, hvilket i betydelig grad demper styrken til de elektromagnetiske bølgene, og hvilket i sin tur reduserer i stor grad den tillatelige avstanden mellom senderen og mottakeren. I tillegg tjener dårlig kontakt mellom sonden og undergrunnen som en kilde for uønsket støy. US 2,225,668, US 4,409,551, DE 2,442,811 og GB 825014 beskriver metoder for deteksjon av elektromagnetiske signaler i undergrunnen.
Det har derfor oppstått et behov for et system som er i stand til å telemetiroverføre sanntidsdata fra området nær borekronen i en dyp eller støyfull brønn ved å anvende elektromagnetiske bølger til å føre informasjonen til overflaten. Det har også oppstått et behov for et elektromagnetisk deteksjonssystem som kan motta elektromagnetiske bølger fra en sender på stor avstand uten å dempe signalet ved grensesnittet mellom sonden og undergrunnen.
Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den innledningsvis nevnte anordning ved at den ledende tilbakefyllingsmassn omfatter et karbonaktig materiale, at sonden mottar elektromagnetiske signaler som fører informasjon som induserer en strøm som fører informasjonen i sonden, og at strømmen som fører informasjonen blir sendt fra sonden til elektronikkpakken.
Ytterligere utførelsesformer av anordningen fremgår av de underordnede patentkrav 2-5.
Ved oppfinnelsen tilveiebringes sanntidskommunikasjon mellom nedihullsutstyr og overflaten ved bruk av elektromagnetiske bølger til å føre informasjon. Ved oppfinnelsen overvinnes dempningen av de elektromagnetiske signalene som forårsakes av grensesnitt med høy resistivitet, og som typisk er tilknyttet sprekkdannelser i grunnen nær sonden og diskontinuiteter i kontakten mellom sonden og undergrunnen. Derved økes i stor grad den tillatelige avstanden mellom senderen og det elektromagnetiske signaloppfangningsapparatet.
Sonden kan posisjoneres i et borehull eller en grøft i undergrunnen. Borehullet har med fordel en lengde og en diameter som er tilstrekkelig for innføringen av sonden, slik at sonden er i et adskilt forhold med sidene til borehullet slik at det dannes et ringformet rom mellom sonden og veggene. Alternativt har grøften en lengde og en dybde som er tilstrekkelig til å oppta sonden.
En ledende tilbakefyllingsmass eller fyllmateriale plasseres rundt sonden for i hovedsak å omgi sonden og å være i tett kontakt med sonden og undergrunnen. Den ledende tilbakefyllingsmassn etablerer derved et høyst elektrisk ledende område rundt sonden som fyller opp enhver sprekk i undergrunnen og forhindrer eventuelle diskontinuiteter i den elektriske kontakten mellom sonden og undergrunnen. Dette høyst elektrisk ledende området med ledende tilbakefyllingsmass reduserer i vesentlig grad dempningen av et mottatt elektromagnetisk signal.
Den ledende tilbakefyllingsmassn kan bestå av et karbonaktig materiale slik som grafitt eller en kalsinert fluidpetroleumkoks. Den ledende tilbakefyllingsmassn kan ha en korn-størrelse som er rnindre enn 16 mesh, dvs. at den passerer gjennom en Tyler standard nr.
16 sikt.
Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den innledningsvis nevnte fremgangsmåte ved at den ledende tilbakefyllingsmassn videre omfatter et karbonaktig materiale, at sonden mottar elektromagnetiske signaler som bærer informasjon som induserer en strøm som bærer informasjonen i sonden, og at strømmen som bærer informasjonen blir sendt fra sonden til elektronikkpakken.
Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten fremgår av de underordnede patentkrav 7-10.
Ved fremgangsmåten reduseres således dempningen av et mottatt elektromagnetisk signal. Det bores således et borehull eller graves en grøft i undergrunnen, og det innføres
en sonde i borehullet eller grøften. Sonden har et adskilt forhold til sidene til borehullet slik at det dannes et ringformet rom fylles med en ledende tilbakefyllingsmass. Alternativt kan sonden plasseres direkte i grøften eller på et sjikt av ledende tilbakefyllingsmass som allerede er på plass i grøften. Den ledende tilbakefyllingsmassn blir så helt på toppen av sonden.
Uansett blir den ledende tilbakefyllingsmassn orientert slik at det dannes intim eller tett kontakt med sonden og undergrunnen. Det ledende fyllmaterialet skaper et høyst ledende område mellom sonden og undergrunnen, og øker derved i vesentlig grad den tillatelige avstanden mellom senderen og den elektromagnetiske deteksjonsanordningen. For en mer fullstendig forståelse av den foreliggende oppfinnelse, innbefattende dens egenskaper og fordeler, refereres det nå til den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen, sett sammen med de medfølgende tegningene i hvilke: Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av en borerigg innbefattende et par elektromagnetiske signaldeteksjonsanordninger i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et toppriss av en borerigg innbefattende et par elektromagnetiske deteksjonsanordninger i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 er et tverrsnitt av en tidligere kjent elektromagnetisk deteksjonsanordning; Fig. 4 er et tverrsnitt av en elektromagnetisk signaldeteksjonsanordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 5 er et tverrsnitt av en elektromagnetisk signaldeteksjonsanordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse.
Selv om fremstillingen og bruken av forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse er beskrevet detaljert nedenfor, må det forstås at den foreliggende oppfinnelsen til-veiebringer mange anvendbare oppfinneriske konsepter som kan implementeres i en rekke forskjellige spesifikke sammenhenger. De spesielle utførelsene som er beskrevet her må anses kun som illustrative for spesifikke måter å fremstille og bruke oppfinnelsen, og de begrenser ikke rammen for oppfinnelsen.
Det refereres til fig. 1 hvor en flerhet av elektromagnetiske signaldeteksjonsanordninger i bruk under en landbasert boreoperasjon er skjematisk illustrert og generelt benevnt 10. En borerigg 12 er anordnet over en olje- og gassformasjon 14 som befinner seg dypt i undergrunnen, dvs. under jordens overflate 16. Boreriggen 12 har et boretårn 26 og et helseapparat 28 for å heve og senke en borestreng 30, innbefattende en borekrone 32 og en elektromagnetisk sender 34.
I en typisk boreoperasjon blir borekronen 32 rotert av borestrengen 30, slik at borekronen 32 trenger gjennom de forskjellige jordstrataene eller lagene og danner en brønn 36. Målinger av parametere slik som borekronetrykk, dreiemoment, slitasje og lagerforhold kan frembringes av sensorer 38 som befinner seg i nærheten av borekronen 32.1 tillegg kan parametere slik som trykk og temperatur såvel som en rekke annen miljø- og forma-sjonsinformasjon frembringes av sensorer 38. Signalet som genereres av sensorene 38 kan typisk være analogt, som må omformes til digitale data før elektromagnetisk transmisjon i det foreliggende systemet. Signalet som genereres av sensorene 38 blir sendt inn i en elektronikkpakke 40 innbefattende en analog-til-digitalkonverter som omformer det analoge signalet til en digital kode som anvender "1" og "0" for informasjonstrans-misjon.
Elektronikkpakken 40 kan også omfatte elektroniske anordninger slik som en på/av-sty-ring, en modulator, en mikroprosessor, hukommelse og forsterkere. Elektronikkpakken 40 drives av en batteripakke som omfatter en flerhet av batterier, slik som nikkelkad-mium eller litiumbatterier, som er utformet for å levere riktig driftsspenning og strøm.
Så snart elektronikkpakken 40 etablerer frekvens-, effekt- og faseutmatningen i informasjonen, mater elektronikkpakken 40 informasjonen til senderen 34. Senderen 34 kan være en direkte kopling til borestrengen 30 eller den kan elektrisk ligne en stor transfor-mator. Informasjonen blir så ført opp av brønnen i form av elektromagnetiske bølgefron-ter 44 som forplanter seg gjennom undergrunnen. Disse elektromagnetiske bølgefron-tene 44 blir oppfanget av én eller flere elektromagnetiske deteksjonsanordninger 46. Deteksjonsanordningene 46 er anordnet radielt om boreriggen 12 og strekker seg inn i undergrunnen gjennom overflaten 16 eller de er anordnet under overflaten 16. Deteksjonsanordningene 46 er elektrisk koplet til en elektronikkpakke 48. Elektronikkpakken 48 er elektrisk koplet til borestrengen 30. Når elektromagnetiske bølgefronter 44 når deteksjonsanordningene 46 vil således en strøm som bærer informasjonen som opprinnelig ble frembragt av sensorene 40 bli indusert i deteksjonsanordningene 46.
Strømmen blir matet til en elektronikkpakke 48, som kan omfatte en rekke forskjellige elektroniske anordninger slik som en forforsterker, en demodulator, en flerhet av filtere, en tidtaker, hukommelse og en mikroprosessor. Elektronikkpakken 48 renser opp og forsterker signalet for å rekonstruere den opprinnelige bølgeformen, kompensere for tap og forstyrrelser som opptrer under transmisjonen av elektromagnetiske bølgefronter 44 gjennom undergrunnen. Informasjonen som opprinnelig ble frembragt av sensorene 38 kan så bli ytterligere bearbeidet ved at det foretas eventuelle nødvendige beregninger og feilkorreksjoner slik at informasjonen kan fremvises i et nyttbart format.
Selv om flg. 1 viser to deteksjonsanordninger 46, må det forstås av en fagkyndig på området at antallet av deteksjonsanordninger 46 kan økes eller minskes uten at prinsippene for den foreliggende oppfinnelsen forlates.
Fig. 2 viser et toppriss av boreriggen 12 og elektromagnetiske deteksjonsanordninger 46. Boreriggen 12 omfatter et boretårn 26 hvori det er anordnet en borestreng 30. Deteksjonsanordningene 46 er elektrisk tilkoplet via ledninger 50 til elektronikkpakken 48 som er elektrisk tilkoplet borestrengen 30 via ledningen 52 slik at det dannes en kom-plett krets. Deteksjonsanordningen 46 og borestrengen 30 danner elektroder for å avføle spenningen mellom dem. Deteksjonsanordningene 46 kan være adskilt ekvidistant fra borestrengen 30 i en radial retning eller de kan befinne seg med forskjellige avstander fra borestrengen 30.
Selv om fig. 1 og 2 har beskrevet elektromagnetiske deteksjonsanordninger 46 med hen-visning til en boreoperasjon, bør en fagkyndig på området merke seg at prinsippene for den foreliggende oppfinnelsen også kan anvendes over hele levetiden til en brønn 34 innbefattende, men ikke begrenset til under logging, testing, komplettering og produksjon fra brønnen.
På fig. 3 er en tidligere kjent elektromagnetisk oppfangningssonde 54 innført i grunnen gjennom overflaten 16. Som et resultat av sondens 54 innføringsprosess vil den perio-diske fuktighetsinnholdsvariasjon til undergrunnen eller andre miljøfaktorer utvikle diskontinuiteter 56 i kontakten mellom sonden 54 og jorden hvilket skaper et grensesnitt med høy resistivitet mellom sonden 54 og undergrunnen. I tillegg forårsaker innføringen av sonden 54 og variasjonene i fuktighetsinnholdet i undergrunnen jorden at det utvikler seg sprekker 58 som forplanter seg, hvilket ytterligere øker resistiviteten i undergrunnen i området inntil sonden 54. Den høye resistiviteten i området som direkte omgir sonden 54 forårsaker en betydelig dempning av den mottatte styrken av elektromagnetiske bøl-ger. I virkeligheten kan signalstyrken av elektromagnetiske bølger bli redusert så meget som 40% ved jordsondegrensesnittet. Den betydelige dempningen av styrken av de elektromagnetiske bølgene krever ikke bare tilleggselektronikk for å gjenskape det opprinnelige signalet, men reduserer også den tillatelige avstanden mellom den elektromagnetiske senderen og sonden 54.
På fig. 4 er det vist et tverrsnitt av den elektromagnetiske deteksjonsanordningen 46 i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Den elektromagnetiske deteksjonsanordningen 46 omfatter en sonde 60 og en ledende tilbakefyllingsmass 62 anordnet i undergrunnen. Sonden 60 kan være en stang eller et rør som er tilformet av et hvilket som helst elektrisk ledende materiale slik som stål, kopper eller et kopperbelegg. Sonden 60 kan alternativt være en magnetisk oppfanger, en toroide eller til og med en uisolert ledning. En ledende tilbakefyllingsmass 62 reduserer i stor grad resistiviteten i området rundt sonden 60 ved at den fyller eventuelle hull og sprekker i undergrunnen som ellers ville skape diskontinuiteter i den elektriske kontakten mellom sonden 60 og undergrunnen. Ved at det dannes et høyst ledende område rundt sonden 60 reduserer den ledende tilbakefyllingsmassen 62 i stor grad dempningen av de mottatte elektromagnetiske bølge-frontene 44, og derved reduseres antallet av elektroniske anordninger som er nødven-dige for å behandle informasjonen som føres av de elektromagnetiske bølgefrontene 44 og derved økes den tillatelige avstanden mellom senderen 34 og deteksjonsanordningene 46.
Den ledende tilbakefyllingsmassen 62 kan være tildannet av et karbonaktig materiale. F.eks. kan den ledende tilbakefyllingsmassen 62 utgjøres av grafittmateriale, en kalsinert fluidpetroleumkoks eller lignende. Kalsinert fluidpetroleumkoks er spesielt fordel-aktig for anvendelse som ledende tilbakefyllingsmasse 62 på grunn av dens karakteris-tiske harde, runde, ikke knusbare form sammen med dens fluidstrømningskarakteristikk som tillater at kalsinert fluidpetroleumkoks kan strømme inn i hulrom og sprekker i undergrunnen sanntidig som det opprettholdes intim eller tett kontakt med sonden 60.1 tillegg er kalsinert fluidpetroleumkoks tilgjengelig i en høyst ensartet struktur som er i stand til å strømme gjennom en Tyler standard 16 sikt.
I drift blir et borehull 64 boret inn i undergrunnen, slik at det har en lengde og en diameter som er tilstrekkelig til å motta sonden 60. F.eks. kan lengden på borehullet 64 være mellom ca 30,5 cm og 152,5 cm og er fortrinnsvis ca 91,5 cm. Diameteren av borehullet 64 kan være mellom ca 91,5 cm og 183 cm og er fortrinnsvis ca 122 cm. Når borehullet
64 er boret, kan sonden 60 bli innført i dette slik at sonden 60 har et adskilt forhold til sidene til borehullet 64 slik at det dannes et ringformet rom 66. Den ledende tilbakefyllingsmassen 62 kan så helles inn i borehullet 64 for å fylle det ringformede rommet 66 og slik at dette blir et høyst ledende område. Når den ledende tilbakefyllingsmassen 62 er på plass, kan deteksjonsanordningen 46 motta informasjon som føres av elektromagnetiske bølgefronter 44 som blir strålt inn i undergrunnen av senderen 34 fra en stor avstand. I tillegg vil en fagkyndig på området merke seg at deteksjonsanordningen 46 i
henhold til den foreliggende oppfinnelsen alternativt kan anvendes som en nedadforbin-delse for å sende elektromagnetiske bølger som bærer informasjon fra overflaten og ned i brønnen for f.eks. å drive nedihullsutstyr eller tilskynde at sensorene 40 frembringer informasjon som vil bli sendt opp av brønnen av senderen 34 til deteksjonsanordningene 46.
Etter at en boring eller annen operasjon som anvender den elektromagnetiske deteksjonsanordningen 46 er avsluttet, kan den ledende tilbakefyllingsmassen 62 bli fjernet fra borehullet 64 ved bruk av et konvensjonelt vakuumsystem. Etter at den ledende tilbakefyllingsmassen er fjernet, kan sonden 60 også bli fjernet og borehullet 64 kan fylles med undergrunnsmassen/jorden som opprinnelig ble fjernet for å lage borehullet 64 ved at det bringes til sin opprinnelige tilstand.
På fig. 5 er det vist et tverrsnitt av den elektromagnetiske deteksjonsanordningen 68 i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. Den elektromagnetiske deteksjonsanordningen 68 omfatter en sonde 60 og en ledende tilbakefyllingsmasse 62 anordnet i en grøft 70 i undergrunnen. Den ledende tilbakefyllingsmassen 62 reduserer i stor grad resistiviteten i området rundt sonden 60 ved at den fyller hulrommene og sprekkene i undergrunnen som ellers ville skape diskontinuiteter i den elektriske kontakten mellom sonden 60 og undergrunnen. Ved at den skaper et høyt elektrisk ledende område 72 rundt sonden 60 reduserer den ledende tilbakefyllingsmassen 62 i stor grad dempningen av de mottatte elektromagnetiske bølgefrontene 44, og derved reduseres antallet elektroniske anordninger som er nødvendig for å behandle informasjonen som føres av de elektromagnetiske bølgefrontene 44 og derved økes den tillatelige avstanden mellom senderen 34 og deteksjonsanordningen 68.
I drift blir sonden 60 plassert direkte i grøften 70 eller på et sjikt av ledende tilbakefyllingsmasse 62 som allerede er anordnet i grøften 70. Grøften 70 har en lengde og dybde som er tilstrekkelig til å oppta sonden 60, og f.eks. kan lengden på grøften 70 være mellom ca, 30,5 cm og ca 152,5 cm og fortrinnsvis ca 91,5 cm, mens dybden til grøften 70 kan være mellom ca 7,5 cm og ca 30,5 cm og fortrinnsvis ca 15,25 cm. Så snart sonden 60 plasseres i grøften 70, kan den ledende tilbakefyllingsmassen 62 helles på toppen av sonden 60 i grøften 70, slik at grøften 70 blir et høyst elektrisk ledende område 72. Når den ledende tilbakefyllingsmassen 62 er på plass, kan deteksjonsanordningen 68 motta informasjon som føres av elektromagnetiske bølgefronter 44 som blir utstrålt inn i undergrunnen av senderen 34 på stor avstand eller sende elektromagnetiske bølger inn i undergrunnen.
Claims (10)
1.
Anordning for deteksjon av elektromagnetiske signaler overført gjennom undergrunnen (46,68) som omfatter: en sonde (60) hvorav minst ett parti er anordnet i undergrunnen; en elektronikkpakke (48) som er elektrisk koblet til sonden; og en ledende tilbakefyllingsmasse (62) som i det alt vesentlige omgir sonden (60) og er i intim kontakt med sonden (60) og undergrunnen, og derved etablerer et sterkt ledende område (66,72) mellom sonden (60) og undergrunnen, karakterisert ved at den ledende tilbakefyllingsmassen (62) omfatter et karbonaktig materiale, at sonden (60) mottar elektromagnetiske signaler som fører informasjon som induserer en strøm som fører informasjonen i sonden (60), og at strømmen som fører informasjonen blir sendt fra sonden (60) til elektronikkpakken (48).
2.
Anordning (46,68) ifølge krav 1, karakterisert ved at det sterkt elektrisk ledende området (66,72) i vesentlig grad reduserer dempningen av et mottatt elektromagnetisk signal.
3.
Anordning (46) ifølge krav leller 2, karakterisert ved at sonden (60) er tilpasset for å bli plassert på et sted i undergrunnen som har et borehull (64) med en lengde og diameter for å motta sonden (60) slik at sonden (60) er i et adskilt forhold med hensyn på sidene til borehullet (64).
4.
Anordning (68) ifølge krav leller 2, karakterisert ved at sonden (60) er tilpasset til å bli plassert på et sted i undergrunnen som har en grøft (70) med en lengde og dybde tilstrekkelig til å motta sonden (60) og den ledende tilbakefyllingsmassen (62).
5.
Anordning (68) ifølge et hvilket som helst av de forutgående kravene, karakterisert ved at det karbonaktige materialet er et grafittmateriale eller en kalsinert fluidpetroleumkoks.
6.
Fremgangsmåte for å redusere dempningen av et mottatt elektromagnetisk signal i en anordning for deteksjon av elektromagnetiske signaler overført gjennom undergrunnen (46,68) omfattende trinnene: å anordne minst ett parti av en sonde (60) i undergrunnen; å koble sonden (60) elektrisk til en elektronikkpakke (40); å omgi sonden (60) med en ledende tilbakefyllingsmasse (62) slik at den ledende tilbakefyllingsmassen (62) er i intim kontakt med sonden (60) og undergrunnen, karakterisert v e d at den ledende tilbakefyllingsmassen (62) videre omfatter et karbonaktig materiale, at sonden (60) mottar elektromagnetiske signaler som bærer informasjon som induserer en strøm som bærer informasjonen i sonden (60) og at strømmen som bærer informasjonen blir sendt fra sonden (60) til elektronikkpakken (48).
7.
Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet å bore et borehull (64) i undergrunnen med en diameter som er tilstrekkelig til å motta sonden (60).
8.
Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet å grave en grøft (70) i undergrunnen som har en lengde og dybde som er tilstrekkelig til å motta sonden (60).
9.
Fremgangsmåte ifølge krav 6,7 eller 8, karakterisert v e d at den ledende tilbakefyllingsmassen (62) videre omfatter grafitt.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert v e d at den ledende tilbakefyllingsmassen (62) omfatter kalsinert fluidpetroleumkoks.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/958,750 US6208265B1 (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Electromagnetic signal pickup apparatus and method for use of same |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO985077D0 NO985077D0 (no) | 1998-10-30 |
| NO985077L NO985077L (no) | 1999-05-03 |
| NO322513B1 true NO322513B1 (no) | 2006-10-16 |
Family
ID=25501256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19985077A NO322513B1 (no) | 1997-10-31 | 1998-10-30 | Anordning og fremgangsmate for deteksjon av elektromagnetiske signaler overfort gjennom undergrunnen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6208265B1 (no) |
| EP (1) | EP0913708B1 (no) |
| DK (1) | DK0913708T3 (no) |
| NO (1) | NO322513B1 (no) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6801136B1 (en) * | 1999-10-01 | 2004-10-05 | Gas Research Institute | Method of reducing noise in a borehole electromagnetic telemetry system |
| US6781521B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Filters for canceling multiple noise sources in borehole electromagnetic telemetry system |
| US6657597B2 (en) * | 2001-08-06 | 2003-12-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Directional signal and noise sensors for borehole electromagnetic telemetry system |
| US9206084B2 (en) | 2004-01-29 | 2015-12-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Composition and method for dissipating heat underground |
| US7452417B2 (en) * | 2004-01-29 | 2008-11-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole servicing compositions having high thermal conductivities and methods of using the same |
| US7080699B2 (en) * | 2004-01-29 | 2006-07-25 | Schlumberger Technology Corporation | Wellbore communication system |
| US20050205834A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-09-22 | Matula Gary W | Composition and method for dissipating heat underground |
| US7495446B2 (en) * | 2005-08-23 | 2009-02-24 | Schlumberger Technology Corporation | Formation evaluation system and method |
| US7782060B2 (en) * | 2006-12-28 | 2010-08-24 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated electrode resistivity and EM telemetry tool |
| US9465128B2 (en) * | 2010-01-27 | 2016-10-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling dynamics monitor |
| BR112015004945A2 (pt) * | 2012-09-07 | 2017-07-04 | Groundmetrics Inc | sistema para induzir uma corrente elétrica em profundidade dentro da terra e método para introduzir corrente elétrica na profundidade dentro da terra. |
| WO2016014525A1 (en) * | 2014-07-21 | 2016-01-28 | Baker Hughes Incorporated | Electrically conductive oil-based fluids |
| BR112017001296A2 (pt) * | 2014-07-21 | 2018-03-13 | Baker Hughes Inc | fluidos à base de óleo eletricamente condutivos |
| CN113507002B (zh) * | 2021-06-15 | 2022-11-15 | 新疆瑞特电子工程技术有限公司 | 高土壤电阻率地区的深井接地装置 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2425868A (en) * | 1936-08-28 | 1947-08-19 | Union Oil Co | Method and apparatus for logging drill holes |
| US2225668A (en) * | 1936-08-28 | 1940-12-24 | Union Oil Co | Method and apparatus for logging drill holes |
| US2364957A (en) | 1939-08-08 | 1944-12-12 | Stanolind Oil & Gas Co | Electrical surveying |
| US2354887A (en) | 1942-10-29 | 1944-08-01 | Stanolind Oil & Gas Co | Well signaling system |
| GB611460A (en) * | 1946-05-01 | 1948-10-29 | John Mowlem & Company Ltd | Improvements in or relating to earth electrodes |
| GB825014A (en) * | 1956-10-02 | 1959-12-09 | Alfred James Cullinane | Improvements in or relating to electrical earthing systems |
| US3046474A (en) * | 1957-07-03 | 1962-07-24 | Arps Corp | Bore-hole logging system and method |
| CA953785A (en) | 1971-03-09 | 1974-08-27 | Rudolf J. Rammner | Apparatus for transmitting data from a hole drilled in the earth |
| US3725669A (en) * | 1971-12-14 | 1973-04-03 | J Tatum | Deep anode bed for cathodic protection |
| DE2442811A1 (de) * | 1974-09-06 | 1976-04-29 | Alfred Dipl Phys Seeger | Erdung |
| US4160970A (en) | 1977-11-25 | 1979-07-10 | Sperry Rand Corporation | Electromagnetic wave telemetry system for transmitting downhole parameters to locations thereabove |
| US4181014A (en) | 1978-05-04 | 1980-01-01 | Scientific Drilling Controls, Inc. | Remote well signalling apparatus and methods |
| US4409551A (en) * | 1980-08-11 | 1983-10-11 | Mobil Oil Corporation | Telluric survey electrode |
| US4980682A (en) | 1989-07-31 | 1990-12-25 | Atlantic Richfield Company | Method of reducing noise in a borehole electromagnetic telemetry system |
| US5040599A (en) * | 1989-12-04 | 1991-08-20 | Phillips Petroleum Company | Cathodic protection |
| US5026508A (en) | 1990-05-11 | 1991-06-25 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Ground electrode backfill composition, anode bed |
| US4994629A (en) | 1990-05-11 | 1991-02-19 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Electrical grounding system |
| US5080773A (en) | 1990-05-11 | 1992-01-14 | Cathodic Engineering Equipment Co., Inc. | Ground electrode backfill |
| US5189415A (en) | 1990-11-09 | 1993-02-23 | Japan National Oil Corporation | Receiving apparatus |
| US5130706A (en) | 1991-04-22 | 1992-07-14 | Scientific Drilling International | Direct switching modulation for electromagnetic borehole telemetry |
| CA2164342A1 (en) | 1993-06-04 | 1994-12-22 | Norman C. Macleod | Method and apparatus for communicating signals from encased borehole |
| DE4443745A1 (de) * | 1994-12-08 | 1996-09-26 | Siemens Ag | Erdelektrode |
-
1997
- 1997-10-31 US US08/958,750 patent/US6208265B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-29 DK DK98308852T patent/DK0913708T3/da active
- 1998-10-29 EP EP98308852A patent/EP0913708B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-30 NO NO19985077A patent/NO322513B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK0913708T3 (da) | 2007-03-19 |
| EP0913708A2 (en) | 1999-05-06 |
| EP0913708A3 (en) | 2001-05-16 |
| EP0913708B1 (en) | 2006-11-22 |
| NO985077D0 (no) | 1998-10-30 |
| US6208265B1 (en) | 2001-03-27 |
| NO985077L (no) | 1999-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0911484B1 (en) | Electromagnetic signal repeater and method for use of same | |
| US6177882B1 (en) | Electromagnetic-to-acoustic and acoustic-to-electromagnetic repeaters and methods for use of same | |
| US6098727A (en) | Electrically insulating gap subassembly for downhole electromagnetic transmission | |
| US6144316A (en) | Electromagnetic and acoustic repeater and method for use of same | |
| EP0070319B1 (en) | Toroidal coupled telemetry apparatus | |
| US5959548A (en) | Electromagnetic signal pickup device | |
| NO341979B1 (no) | Telemetrisystem for å sende et elektromagnetisk signal inne i et borehull, og et MWD-system som omfatter telemetrisystemet | |
| CA1174279A (en) | Point gap assembly for a toroidal coupled telemetry system | |
| US20150292321A1 (en) | Wired and Wireless Downhole Telemetry Using a Logging Tool | |
| JP2009503308A (ja) | 測定及び掘削制御のための双方向の掘削ストリング遠隔測定システム | |
| US20100182161A1 (en) | Wireless telemetry repeater systems and methods | |
| NO322513B1 (no) | Anordning og fremgangsmate for deteksjon av elektromagnetiske signaler overfort gjennom undergrunnen | |
| CN101253304A (zh) | 用于测量和钻探控制的双向钻柱遥测技术 | |
| NO319695B1 (no) | Elektromagnetisk signalforsterkeranordning og fremgangsmate for a kommunisere informasjon mellom utstyr nedsenket i et bronnhull og utstyr pa overflaten | |
| RU2008108100A (ru) | Система двусторонней телеметрии по бурильной колонне для измерений и управления бурением | |
| NO316573B1 (no) | Anordning og fremgangsmåte for elektromagnetisk telemetri ved bruk av en undersjøisk brønnramme | |
| JPH05239985A (ja) | 掘削または産出作業の最後における装置と地表との間の情報送信方法および装置 | |
| US9063250B2 (en) | Interference testing while drilling | |
| EP2329300B1 (en) | Method and system of an electromagnetic telemetry repeater | |
| CN106089187A (zh) | 海上随钻测井信号传输*** | |
| JPS6374334A (ja) | 地中通信装置 | |
| NO158153B (no) | Isolert punktgap-anordning for et toroidalt koplet telemetrisystem. | |
| JPS6374328A (ja) | 地中通信装置 | |
| JPS6374223A (ja) | 地中通信装置 | |
| NO157591B (no) | Toroidalt koblet telemetrisk apparat. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |