NO325614B1 - System og fremgangsmåte for trådløs fluidtrykkpulsbasert kommunikasjon i et produserende brønnsystem - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår et system og en fremgangsmåte for enkeltretnings-, toveis- så vel som intrasystem/intramodul trådløs kommunikasjon i et brønnsystem som omfatter minst én brønn.

Bakgrunn

Utallige av dagens brønner relatert til produksjonen av hydrokarboner er komplettert med permanent installerte overvåkningsanordninger for å måle data slik som trykk, temperatur, strømningsrate, strømningssammensetning, strømningsretning, sand og andre. I tillegg er mange brønner komplettert med permanent installert instrumentering og anordninger for å muliggjøre både fjernovervåkning og kontroll av brønnen, noe som eliminerer behovet for brønnintervensjon. Kontrollanordningene omfatter midler for å kontrollere innfluks av produserte fluider (og utfluks av injiserte fluider) slik som ventiler, glidehylser, nedihulls strupeinnretninger og lignende. Brønner som omfatter permanente systemer for fjernovervåkning og kontroll blir ofte referert til som intelligente kompletteringer.

Relatert til dette blir kommunikasjon et svært vitalt konsept i instrumenteringssystemer for borehull. Systemene som utvikles består av et antall forskjellige anordninger, hvor hver anordning typisk er i stand til å utføre én spesifikk oppgave. Hvis disse anordningene skal virke riktig sammen, må de være i stand til å kommunisere med hverandre. For å gjøre dette må de være fysisk forbundet og, like viktig, de må snakke et felles språk. Særlig ved overvåkning og kontroll av brønnproduksjon er det et behov for å overføre data og kommandoer i enhver retning langs en brønnboringskomplettering. F.eks. er det et behov for å transmittere måledata fra brønnboringen til overflaten, det kan være et behov for å transmittere kommandoer til verktøyet i brønnen eller instrumenter lokalisert i forskjellige lokaliseringer i brønnboringen kan ha behov for å utveksle informasjon.

Eksisterende metoder

Pr. i dag oppnås den store majoriteten av relatert kommunikasjon (dvs. kommunikasjon i en produserende brønn) ved hjelp av kombinerte kommunikasjons-/kraftlinj er (kabler) som løper langs den fulle lengden til produksjonsrøret. Skreddersydde klemmer benyttes for å sikre kabelen til røret. Kommunikasjon gjennom kabler er en rask og effektiv metode, men den har flere ulemper. Kabelbaserte brønnkompletteringssystemer er dyre og komplekse å installere og tilveiebringer begrensede muligheter for hjelp hvis én eller flere systemkomponenter svikter. Hvis en systemkomponent svikter, er det en betydelig risiko for at det eneste hjelpemidlet er å rekomplettere brønnen, en operasjon som er knyttet med vesentlig risiko og kostnader. Hvis en nedihullsventil slutter å virke, kan dette overstyres ved hjelp av brønnintervensjonsteknikker til en noe lavere kostnad. Imidlertid, i mange tilfeller, hvis systemet eller én/flere av dets komponenter feiler, er hjelpearbeid ansett å være for dyrt, og altså er fjernoperasjonsfunksjonaliteten (dvs. overvåkning og kontroll) av den gitte brønnen tapt. Det eksisterer uttallige brønner med mangel på nedihulls overvåkning og kontroll på grunn av dette faktum.

Det er flere scenarier som eksisterer i oljebransjen i dag, hvor kabelbasert kommunikasjon ikke er mulig. En av disse er grenbrønner eller multilaterale brønner, hvor man borer én morboring med flere "grener". Ideen med multilaterale brønner er å drenere en stor del av reservoaret uten å måtte bore fullengdebrønnpartier for hvert mål. I tillegg sparer man innstikksrom (eng: slot-space) på plattformen/modellen ved å benytte denne metoden. Sammenføyningen mellom morboringen og en gren er ikke mulig å krysse med en kabelforbindelse. Altså kan kabelforbindelser ikke anvendes for å overvåke og kontrollere grenbrønnreservoarsoner. På grunn av dette, med dagens teknologibegrensninger, risikerer store reservoarpartier å bli komplettert uten overvåkning eller midler for nedihulls produksjonskontroll.

Brønnintervensjonsteknikker kunne bli benyttet for å øke datainnsamling og utføre produksjonskontrolloppgaver. Imidlertid, der hvor permanet overvåkning tilveiebringer en kontinuerlig datastrøm, vil brønnintervensjon tilveiebringe kun et "øyeblikksbilde", og er altså ikke ansett å være en egnet erstatning for permanent overvåkning. I tillegg, særlig i undersjøiske brønner, er ofte brønnintervensjon ansett å være så kostbart at operasjonen er dømt å være ikke-økonomisk. I dette tilfellet er brønnintervensjon også uønsket som kontrollmidler. Brønnintervensjon i grener av multilaterale brønner er i de fleste tilfellene umulig.

I lys av temaene diskutert i dette avsnittet, har en leting etter trådløse kommunikasjonsteknikker blitt igangsatt av industrien. Det er noen få fremkommende teknikker for trådløs kommunikasjon i brønnene, blant dem teknikker som benytter akustisk og elektromagnetisk signal transmisjon- og mottakerprinsipper. Imidlertid har slike teknikker pr. i dag kun blitt bevist for overvåkningsformål, og i relativt grunne brønner. Temaer slik som signaltransmisjonsavstand og energiforbruk er fortsatt ansett å være betydelige utfordringer for disse teknikkene.

Eksisterende og svært vanlige trådløse teknikker anvendt for boreformål er måling under drilling, (Measurement While Drilling, MWD) (alternativt logging under boring, LWD) teknikker. Disse er basert på hurtige trykkpulser, generert av nedihulls "pulsing"-anordninger som reiser gjennom boreslammet med lydhastigheten i et lukket-løkkesystem for å kommunisere borehullsdata til overflaten. MWD/LWD blir benyttet i sammenheng med boring av brønnen og er ikke ansett å kunne tilpasses til å produsere brønnsystemet. Grunnen til dette er at produserende brønner omfatter fri gass, som forhindrer MWD/LWD-metodene fra å være anvendbare på pålitelig måte, ettersom signaler utstrakt dempes i gassfasen. MWD/LWD-teknikker omfatter å transmittere signalet gjennom et fluid (boreslam) som pumpes inn i borerøret under boreprosessen, dvs. transmisjonsmediet kan "fanges" mellom overflatepumpene og en anordning som modulerer sirkulasjonen av borefluider, dvs. opererer i en lukket løkke konfigurasjon i de fleste kjente anvendelsene. Også, for MWD/LWD-prosesser, er fluidkolonnen (boreslam) et kontinuerlig medium gjennom prosesslinjen for signaltransmisjon og brønnen produserer ikke under MWD/LWD. Imidlertid, for underbalanserte borescenarier, tillates noe brønn-/reservoarfluid å strømme inn i borehullet under boring, men dette innstrømningsmønsteret avviker vesentlig fra det kommersielle produksjonstilfellet.

I relasjon til den samme prosess, dvs. boring, eksisterer det teknikker for å programmere nedihulls retningsboring (Directional Drilling, DD) verktøy ved hjelp av trådløse signaler overført fra overflate til nedihullskomponentene (lokalisert i boremontasjen). Det er kjent teknikk å oppnå slik kommunikasjon ved hjelp av en avledningsventil på overflate som avleder deler av fluidet (boreslam) som pumpes inn i borestrengen. Altså oppnås et varierende-ratemodulert mønster. Nedihullsanordningen leser dette, hvorpå nedihullsverktøyene reprogrammeres. Med hensyn til MWD/LWD, er disse teknikkene basert på lukket løkke konfigurasjon med en kontinuerlig væskekolonne i strømningsprosessen og det faktum at prosessen er boring - og ikke en produserende brønn.

Det er ikke kjent å eksistere noen intelligente brønnkompletteringer og/eller multilaterale kompletteringer som er basert på trådløse kommunikasjonsteknikker for overvåkning og kontroll.

US 5941307 angår et nedihulls produksjonsbrønnkontrollsystem for automatisk å kontrollere nedihullsverktøy som respons på valgte følte nedihullsparametre.

US 5586084 angår en slamoperert pulsanordning for bruk i et MWD-system. Slampulsanordningen kan generere trykkpulser i boreslamkolonnen med ulike amplituder.

Hensikten med oppfinnelsen

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et nytt og alternativt system for enkeltretning, toveis- så vel som intramodul trådløs kommunikasjon i en strømningsprosess, og spesifikt i brønner relatert til produksjon av hydrokarboner, så vel som fremgangsmåte for enkeltretnings-, toveis- så vel som intramodul trådløs kommunikasjon i en strømningsprosess og spesifikt i brønner relatert til produksjon av hydrokarboner.

I ett spesifikt område av utførelser av oppfinnelsen, muliggjør man trådløse kommunikasjonsscenarier i én eller flere brønner relatert til produksjon av hydrokarboner, omfattende, men ikke begrenset til det følgende:

• Kommunikasjon av nedihulls sensordata til overflate

• Kommunikasjon i form av kommandoer transmittert fra overflate for å operere nedihulls produksjonskontrollanordninger slik som ventiler • Kommunikasjon av data som representerer status av nedihullsanordninger

til overflaten

• Kommunikasjon til og fra permanent installert overvåknings- og kontrollsystem lokalisert i grener av multilaterale brønner • Fjernaktivering av nedihullskompletteringsprodukter fra overflate, slik som "forsvinnende plugger", barrierer, sirkulasjonshylser og lignende • Intrabrønnkommunikasjon, dvs. informasjonsutveksling mellom systemmoduler • Fjern trådløs initialisering av prosesser slik som pluggsetting, perforering og datainnsamling.

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen omfatter et system og en spesifikk fremgangsmåte for trådløs kommunikasjon i en strømningsprosess, og spesifikt i brønner relatert til produksjonen av hydrokarboner.

Mer spesifikt omfatter oppfinnelsen et system for trådløs kommunikasjon i et produserende brønnsystem knyttet til olje- og gassproduksjon, som omfatter minst én brønnboring, idet systemet omfatter minst to kommunikasjonsenheter, idet kommunikasjonsenhetene hver omfatter en sender og/eller mottaker for å sende og/eller motta data, og minst én kontrollenhet for å kontrollere kommunikasjonen mellom kommunikasj onsenhetene.

Kommunikasj onsenhetene kan omfatte enhver type transmitter og/eller mottaker. I en foretrukket utførelse er senderen og/eller mottakeren tilpasset for å sende og/eller motta signaler ved hjelp av brønnfluidet, og i én særlig utførelse, ved hjelp av å generere og/eller lese statiske fluktuasjoner i brønnfluidet.

En hovedforskjell fra MWD/LWD-teknikker, så vel som teknikker for å programmere DD-verktøy, er at oppfinnelsen anvender statiske pulser for hvilke tidsintervaller er lik eller overskrider tidskonstanten for det produserende brønnsystemet.

Antallet kommunikasj onsenheter kan variere, og fleksibiliteten til systemet tilveiebringer at det i praksis ikke er noen øvre grense på hvor mange anordninger som kan anvendes i samme system.

Systemet kan være sentrert i prosesstrømmen, eller systemet kan være ringformet, noe som tillater prosesstrømmen å strømme gjennom det, eller en kombinasjon av sentrert og ringform.

Det skal bemerkes at hensikten med oppfinnelsen ikke refererer til noen egenskap eller programvare for automatisert selvkontroll av brønnen eller reservoaret, men stoler på apparater og teknologi strengt til grensesnittinstrumentering for overvåkningsformål eller for å igangsette kommandoer til anordningene i brønnen. Ved å si dette skal det bemerkes at systemet kan være en integrert del og/eller ha direkte grensesnitt mot brønnboringsstrømningskontrollventiler eller strupeanordninger for transmisjon av trykkpulser.

Et eksempel på en typisk brønnanvendelse er automatisert prosesskontroll hvor settpunkter og kommandoer for en prosesskontrolløkke må kommuniseres, så vel som et behov for transmisjon av tilbakekoblingsdata. F.eks. kan avlesninger av posisjoner av glidehylser eller strupeventiler transmitteres for å kontrollere enheter eller til andre enheter i brønnen. Systemet kan benyttes for å transmittere forskjellige typer data, så som måledata fra sensorer/detektorer arrangert i brønnen, kontrollsignaler til verktøy i brønnen, tilbakekoblingssignaler fra verktøy i brønnen, etc.

I én utførelse er kommunikasj onsenhetene fysisk forbundet til prosessrøret. I en ytterligere utførelse av systemet i henhold til oppfinnelsen har kommunikasj onsenhetene lik tilgang til dataene transmittert i brønnfluidet samtidig. Dette kan f.eks. være tilfelle når data transmitteres ved hjelp av (langsomme) fluktuasjoner i brønnfluidet.

Begrepet "brønn" i sammenheng med dette dokumentet betyr én eller flere brønner forbundet sammen. Eksempler på brønnsystemer er laterale brønner og satellitbrønnsystemer og omfatter også én enkelt brønn.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for å kommunisere i et brønnsystem som omfatter minst én brønnboring, hvor fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe minst to kommunikasj onsenheter, idet kommunikasj onsenhetene hver omfatter en sender og/eller mottaker for å sende og/eller motta data, og minst én kontrollenhet for å kontrollere kommunikasjonen mellom kommunikasj onsenhetene og sende data fra én kommunikasjonsenhet til en annen.

Datakilder og anordninger/ systemer som etterspør data

Datakilder, dvs. anordninger som tilveiebringer data som skal kommuniseres kan være enhver type kommersiell datasensor relatert til måling av prosessparametere, f.eks. kvartssensorer for å overvåke nedihulls trykk og temperatur, så vel som sensorer for å overvåke status av anordninger som ventiler og lignende. I tillegg kunne datakilder være kommandosentre eller ekvivalent, som benyttes for å overvåke og kontrollere strømningsprosessen. F.eks.: en produksjonsdriftssentral for overvåkning av et oljefelt kunne starte en kommando for å øke struping i en bestemt reservoarsone i en valgt brønn. Denne kommandoen ville så bli trådløst overført til nedihullsmiljøet ved hjelp av apparatet/systemet og fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen.

Lignende kan data mottatt av en systemmottaker blir videresendt til en system/anordning som etterspør data. Dette kunne være overflatedriftssentralen for overvåkning av et oljefelt, og en nedihullsanordning som avventer aktiveringskommando fra overflate eller nedihullssensor som avventer en forespørsel på å rapportere data til overflaten.

I én utførelse av oppfinnelsen har systemet grensesnitt med 3. manns sensorer, anordninger og kontrollsentre for å kommunisere relevante data til og fra slike gjennom strømningsprosessen.

I en annen utførelse av oppfinnelsen omfatter apparatet/systemet relevante sensorer og anordninger, og er linket til skreddersydde kontrollsentre, for interessante operasjoner på den bestemte brønnen/strømningsprosessystemet.

I en annen utførelse av oppfinnelsen omfatter apparatet/systemet en kombinasjon av inkluderte/innebygde og 3. manns sensorer, anordninger og/eller kontrollsentre.

Datakonvertering

I én utførelse omfatter kommunikasj onsenhetene og/eller kontrollenheten datakonverteringsmidler for å konvertere data for transmisjon. Dette er særlig nyttig når systemet benyttes for å transmittere målingsdata fra sensorer/detekteringsmidler i én eller flere lokaliseringer i brønnen. Måledataene kan så konverteres til å være egnet for transmisjon gjennom systemet. Systemet kan f.eks. benyttes for kommunikasjon mellom forskjellige lokaliseringer innenfor brønnen så vel som transmisjon av dataene direkte fra brønnen til over brønnen og vice versa.

Midlene for datakonvertering konverterer dataene som skal overføres til en heltallsverdi eller lignende forenklet nummerrepresentasjon. Dette gjøres for å forenkle transmisjonen av data og øke datatransmisjonsraten på grunn av relativt høy oppløsning og kompleksitet av råmålinger eller kode i en databank. Dette er en type datakompresjonsteknikk, som preprosesserer data til et foretrukket lite format som særlig er tilpasset for transmisjon over en kommunikasjonslink med relativt lav båndbredde. F.eks. kan data fra nedihullssensorer bli konvertert til et heltall som representerer måledataene og så bli transmittert, eller bli transmittert som et direkte tegn som representerer rådata eller en ingeniørenhet.

På samme måte blir data mottatt av en systemmottaker, hvis relevant, konvertert til et ønsket format før utgivelse til systemet/anordningen som etterspør data.

Datatransmisjon og mottagelse

Datatransmisjonsmidlene danner et meldingsformat av de konverterte dataene som skal transmitteres av statisk trykkpulsing. Tallet generert av

datakonverteringsmidlene kan bli modulert for transmisjon ved enhver kodings-eller modulasjonsteknikk, f.eks. ved å benytte en DPSK (Differential Phase Shift Keying) modulasjonsteknikk, som resulterer i god transmisjonseffektivitet og små feilrater.

I én foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir dataene transmittert ved bruk av basebåndtransmisjon. Basebåndtransmisjon er en effektiv metode for transmisjon gjennom en link med begrepet båndbredde. Den er dermed egnet for datatransmisjon i f.eks. et prosessrør. Basebåndtransmisjon benytter ingen bærefrekvensmodulasjon, men dataene transmitteres direkte som pulser i brønnfluidet. Fordi det ikke er noen modulerings/demoduleringskrets, kan datatransmisjonsmidlene være mindre komplekse og dermed egnet for en link med lav båndbredde.

Datamottakere omfatter sensorer som er i stand til å lese de statiske trykksignalene. I den foretrukne utførelsen, er slike sensorer trykksensorer. I en annen utførelse av oppfinnelsen er slike sensorer prosesstrømningsrate- og/eller hastighetsmålingsanordninger.

Kontr ollmidler

Kontrollmidlene kan være en separat enhet eller kan være en integrert del av f.eks. datasender/mottakermidlene. I én utførelse kan midler for datakonvertering, datatransmisjon/mottak og kontroll være integrert i én enhet. Kontrollmidlene kontrollerer systemet.

I én utførelse av oppfinnelsen kan kontrollmidlene f.eks. være programmert til å logge nedihullsdata (sensordata eller anordningsstatusdata) med en viss samplingsrate for transmisjon til overflatemottakeren.

Kontrollmidlene kan omfatte prosesseringsmidler for å være i stand til å utføre enkel prosessering, slik som å beregne middelverdien til sensorene over en viss tidsperiode for transmisjon av kun middelverdien eller andre ønskelige operasjoner. Kontrollmidlene kan motta og respondere på en funksjon transmittert fra en annen posisjon, slik som fra et kontrollsystem utenfor brønnen og kan være tilpasset til å motta og videresende signalet fra andre signalkilder eller andre lignende systemer.

I én utførelse er kontrollmidlene satt opp til å etterspørre og operere flere fjernsystemmoduler. Dette kan være tilfelle for brønner med flere produserende soner, multilaterale brønner og lignende.

I én utførelse av systemet er kontrollenheten integrert i en kommunikasj onsenhet. En slik utførelse av fordelen av færre enheter som skal installeres i brønnen.

I én utførelse av oppfinnelsen er kontrollmodulen lokalisert på eller nær brønnhodet, for eksempel på strømningslinjen, strupemodulen, etc.

I én utførelse av oppfinnelsen er kontrollmodulen lokalisert i brønnen, festet til produksjonsrøret og kommunisert til/fra ved hjelp av kabler som er festet til røret til overflaten. Denne kontrollmodulen kommuniserer til/fra én eller flere nedihulls fjernsystemkomponenter. Slike komponenter kan være lokalisert ved ulike reservoarsoner i en monoboringsbrønn, alternativt i én/flere grener eller én/flere multilaterale brønner.

Systemenergi

I én utførelse av oppfinnelsen får systemkomponentene som er lokalisert på overflate/havbunn eller i øvre (nedstrøms) områder i strømningsprosessen (brønn) energi gjennom konvensjonelle linjer/kabler med energigrensesnitt som er standard i industrien i dag.

For å gi energi til nedihulls (oppstrøms) systemkomponenter, må alternative midler benyttes ettersom systemet av natur er trådløst, altså er det ingen kabelforbindelse til nede i hullet (oppstrøms).

Energikilden nede i hullet kan være selvenergigivende midler som genererer energi fra slik som strømning, vibrasjon og/eller temperatur i prosessen. Alternativt kan sjøvannsbatterier som benytter ringromfluid som elektrolytt, ringromsgeneratorer (turbiner) som får energi av trykkstøt fra overflaten, radioaktive energigeneratorer benyttet. Eksempler på slike selvenergigivende anordninger er beskrevet i US 3 970 877 (piezoelektrisk element festet til en membran), US 6 253 847 (benytte sjøvann i et batteri med produksjonsstrengen som katode, et ulikt metall som anode og ringromsfluid som elektrolytt) og US patentsøknad 2000/0040379 (vibrasjoner i fluidstrømning). I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir en energikilde (generator) kombinert med et oppladbart batteri og/eller superkapasitator for å tilveiebringe energi til systemet for lengre tidsperioder.

I én utførelse av oppfinnelsen er nedihullsenergikilden en ikke-fornybar energilagring slik som et batteri eller annen egnet energikilde i brønnen. Et viktig trekk ved oppfinnelsen er forventet lavt energiforbruk nedihulls og knapt noen økning i slik som en funksjon av signaleringsavstand. Dette er en vesentlig forskjell fra alternative trådløse kommunikasjonssystemer foreslått for samme anvendelse (dvs. trådløs kommunikasjon i en produserende brønn).

I en annen utførelse er den ikke-oppladbare battericellen erstattbar ved hjelp av brønnintervensjonsmetoder. I en annen utførelse blir en oppladbar battericelle og/eller superkapasitansanordning kombinert med en energigenereringsmodul som beskrevet over. I en annen utførelse er nedihullssystemmodulen direkte drevet av energigenereringsanordningen(e).

Installasjon og opphenting

Oppfinnelsen kan resultere i flere utførelser med varierende krav og referanser med hensyn på installasjon og opphenting.

Overflate/havbunnssystemmoduler vil festes på eller nær brønnhodet ved å benytte standard industrigrensesnitt for festing av sensorer, grensesnittenheter og kabling til en sentral overflateenhet, f.eks. en databank eller grafikkskjerm. Overflateinstallasjonen er relativt lik både for nye brønner/kompletteringer så vel som for installasjoner i gamle brønner (dvs. retrofitinstallasjoner).

For nye installasjoner av systemet, med hensyn til installasjon/kompensering eller rekomplettering av prosessystemer (dvs. brønner), ville typisk nedihullskomponenter bli festet til produksjonsstrengen eller ekvivalent ved hjelp av gjengede forbindelser eller tilsvarende. Dette ville si en permanent installasjon, i det minste for noen systemkomponenter.

For retrofitinstallasjoner, f.eks. for å hjelpe på kabelbaserte intelligente kompletteringer som har sviktet, eller for å konvertere en standardbrønn til en trådløs intelligent komplettering, kan nedihullssystemkomponentene bli installert i brønnen ved hjelp av brønnintervensjonsmetoder. Midler for installasjon og opphenting er standardmidler som eksisterer i industrien i dag og systemet installeres i brønnen ved å benytte teknikker slik som de som er kjent i dette tekniske feltet som elektrisk-line, slickline, viklet rør eller traktoroperasjoner. Disse er alle anordninger, verktøy og metoder for plasserings-, loggings- eller vedlikeholdsoperasjoner i brønner og relaterte prosessystemer. I én generell utførelse av oppfinnelsen er nedihullssystemkomponenter erstattbare, i sin helhet eller på en komponentbasis, ved å benytte brønnintervensjonsmetoder. Særlig gjelder dette energikilder (batterier) og sårbare komponenter med lavere forventet levetid enn resten av systemet, f.eks. elektronikk og sensorer.

Forankring

Systemet er i én utførelse av oppfinnelsen festet i kompletteringen ved hjelp av en forankringsanordning. I en annen utførelse av oppfinnelsen er nedihullssystemkomponentene gjenget på røret i en permanent installasjon.

I tilfelle av installasjon ved hjelp av forankringsanordning, kan forankringsanordningen være enhver egnet anordning tilpasset til å feste en anordning til brønnen. Forankringsanordningen kan være tilpasset til å passe i eksisterende forankringsarrangementer i brønnen. I én utførelse har systemet grensesnitt mot kjente kommersielle forankringsanordninger, slik som pakkere og måleropphengere. I en annen utførelse er forankring en innebygget funksjon i systemet.

For tilfelle å benytte en målerhenger eller analog forankringsanordning: dette angår tilfellet hvor pulsgenereringsanordningen er en sentrert anordning som danner en trykkstøt i brønnstrømmen ved hjelp av å ekspandere inn i ringrommet mellom verktøylegemet og rørveggen.

For tilfellet av å bruke en pakker eller analog forankringsanordning: dette forankringssystemet omfatter en forsegling mot rørveggen til røret for å føre brønnstrømmen gjennom verktøylegemet, for å generere pulser med en indre strupedesign. Pakkeren tilveiebringer dermed strømningsavleding, dvs. den fører prosesstrømmen gjennom den statiske pulsgenereringsmodulen til apparatet.

I én utførelse er et permanent installert systemlegeme med gjenget forbindelse til produksjonsrøret for permanent installasjon kombinert med opphentbare systemkomponenter, enten opphentbar i sin helhet eller på komponent for en komponentbasis.

Vibrasjonskontroll

I én utførelse er en vibrasjonsreduserende modul inkludert i systemet. Dette er typisk lokalisert i en avstand fra forankringsanordningen for å redusere verktøy vibrasjoner som kan ødelegge delikate komponenter. I én utførelse er den vibrasjonsreduserende modulen en kommersiell sentraliseringsanordning, alternativt en kommersiell målerhenger eller pakker med en stingermontasje for å forhindre at "halen" til systemet vibrerer. I en annen utførelse er vibrasjonen kontrollert ved hjelp av en innebygd kam-anordning som danner en del av systemet.

Statisk pulsgenereringsanordning

De statiske pulsgenereringsanordningene er tilpasset for å generere statiske trykkfluktuasjoner i brønnens prosessystem. Ved definisjon betyr statisk herved trykkendringer innenfor prosessystemet i tidsdomenet lik eller forbi tidskonstanten til prosessystemet som definert senere i dette dokumentet. Apparatet omfatter én eller flere bevegbare restriksjonsanordninger (endelige operatorer eller anordninger) eller andre anordninger som er i stand til å endre strømmen til produksjonsfluidet for å danne en trykksenking eller oppbygning (dvs. statisk puls) i prosessystemet.

Eksempler på anvendbare anordninger kan være dyseventiler, nåleventiler, solenoidventiler, portventiler, glideventiler, globe (ball) ventiler, modulerende strømningsrestriksjon (paraplyanordning), kaskadestruper, plugg-og-bur-strupere, hylse-og-bur-strupere og lignende operert av en aktuator. Også, for ringsystemversjoner, kan i-vegg-strupere benyttes. Disse anvender lignende konsepter som de andre strupeanordningene som er nevnt, men geometrien vil være et kammer innenfor en rørvegg (dvs. fullstendig/delvis ringformet geometri) heller enn en sentrert strupeanordning i midten av et rørsystemsentrum.

I én foretrukket utførelse blir systemets strupeanordning(er) drevet av én/flere aktuatorer. Aktuatorene kan gi ut en lineær eller ikke-lineær, langsgående, tvunnet/rotasjons- eller kombinasjonsbevegelse. Strømningsrestriksjonen kan være forankret direkte på innerveggene til prosessystemet slik at en sentrert prosesstrøm blir modulert, eller restriksjonen kan være en sentrert anordning i prosessrøret og dermed modulere en ringformet eller omgivende prosesstrøm eller strømningsrestriksjonene kan være innebygd i rørveggen i et ringformet system. Aktuatorene kan være elektrisk drevet, hydraulisk drevet, termisk drevet eller en kombinasjon av slike, slik som elektrohydraulisk drevet. Pulsgenereringsanordningen(e) kan omfatte én eller flere av de nevnte anordninger i parallell eller i serie. Den statiske pulsgenereringsanordningen(e) er kontrollert av kontrollmidlene.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen blir strømningsmodulasjoner heller enn trykkmodulasjoner benyttet for signaltransmisjon og mottaksformål.

I én utførelse av oppfinnelsen er pulsgenereringsmodulen en ringformet/delvis ringformet anordning, innebygd i systemrørveggen (f.eks. i ett/flere kammer mellom en ytre og en indre mantel), idet det tilveiebringes en ikke-invasiv brønnkomponent. Særlig vil dette være anvendelig for intelligente brønnapplikasjoner, hvor en ikke-invasiv løsning vil være attraktiv.

Sviktsikringsanordning

En sviktsikringsanordning kan være tilveiebrakt som sikrer at pulsgenereringsanordningen går til en "passiv" modus hvis energiforsyningen eller en annen systemkomponent svikter. Med "passiv" er det ment at pulsgenereringsanordningen returnerer fra hvilken tilstand den har ved opptreden av en feil, tilbake til originalposisjonen, hvor en minimal strupeeffekt påtrykkes brønnstrømmen. Intensjonen til sviktsikringssystemet er å unngå at apparatet blir permanent låst i en "aktiv" posisjon hvor den påfører en (liten) strupeeffekt på brønnsystemet.

I én utførelse av oppfinnelsen er sviktsikringsfunksjonen i form av en fjær som er sammentrykket av aktuatoren når den er i driftsmodus. Her går aktuatoren i "nøytral" modus i tilfelle av energisvikt, hvorpå fjæren returnerer strupeposisjonen til den opprinnelige.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er sviktsikringsmekanismen i form av en fjær som blir sammentrykket av aktuatoren når den er i driftsmodus. I dette tilfellet holdes aktuatoren i låst posisjon av en dedikert anordning når den ikke er i drift. I tilfelle av energisvikt eller annen systemsvikt, bringer aktuatorlåseanordningen aktuatoren fra låst til nøytral posisjon, hvorpå fjæren returnerer strupeposisjonen til den opprinnelige. Fordelen med dette arrangementet er at den ikke trekker unødvendig energi for å holde sviktsikringsfjæren sammentrykket når den er i drifts-(strupe) modus.

Signalmottaker og tolkningssystem

Generelt vil systemet benytte trykksensorer for å lese det trådløse signalet. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen vil nedihullssystemmoduler inkorporere én/flere trykksensor(er) for å lese signalet transmittert fra overflaten eller fra andre nedihullskomponenter. Alternativt er nedihullssystemmodulene forbundet til (tredjemanns) trykksensorer som benyttes for formålet.

For overflatesystemmoduler, kan man benytte trykksensorer som allerede er på plass i brønnhodet (med tilknyttet datamaskinvare) for å registrere trykkpulsene transmittert fra nedihulls telemetrisystemet. I tillegg kan en separat datamaskin forsynes sammen med systemet eller alternativt kan programvare installeres i eksisterende datamaskiner knyttet til den interessante brønnen. Imidlertid kan overflatesystemet også omfatte trykk- eller alternative sensorer som er installert i forbindelse med nedihullssysteminstallasjonen - for det spesifikke formål.

I én utførelse trekkes overflatesignaler fra det eksisterende

overflatedatainnsamlingssystemet (DAS) knyttet til det interessante oljefeltet: data

kan innsamles fra det eksisterende DAS som har blitt satt på plass for å motta data fra brønnhodets trykksensorer. Denne innsamlingen kan oppnås ved å installere dedikert programvare, eller ved å linke en separat datamaskin til det eksisterende DAS. Dette vil overvåke trykkprofilen i brønnhodet og trekke ut data fra trykkfluktuasjonene som definert og modulert i tidsdomenet. På denne måten tilveiebringes relevante data fra retrofitsensoren i hullet.

I en annen utførelse blir overflatesignalene innsamlet ved å forbipassere det eksisterende overflatedatainnsamlingssystemet (DAS). En separat datamaskin med nødvendig programvare og grensesnitt kan bli forbundet til kommunikasjonslenken mellom brønnhodesensoren og eksisterende DAS. På denne måten overvåkes fitdata kontinuerlig, og trykkpulsene identifiseres av en uavhengig DAS.

For en anvendelse hvor nye overflatesensorer forsynes som del av installasjonen, vil den samme uavhengige DAS benyttes for å lese og tolke data.

I én utførelse av oppfinnelsen blir overflatesensorer installert med resten av systemet for å detektere signal transmisjon. Dette kan være tilfelle hvis det ikke er noen brønnhodetrykksensorer på plass, eller hvis slike sensorer har sviktet, eller hvis slike sensorer har utilstrekkelig "spekk" eller utilstrekkelig datasamplingsrate.

Typisk applikasjon og drift

En foretrukket utførelse av oppfinnelsen danner kommunikasjonsapparat for trådløs, fullstendig selvdrevet intelligente brønnkompletteringer. Det vil si en kontinuerlig eller tidsdefinert kommunikasjon går frem og tilbake i en brønn for å kommunisere måleverdier, status for anordninger, aktiveringskommandoer og lignende.

I én utførelse av oppfinnelsen driver man en nedihullskomponent kun ved hjelp av en overflatesender og en nedihullsmottaker. Slike operasjoner kunne omfatte fjernoperasjon av kompletteringsventiler (i forbindelse med installasjonen av produksjonsrør), sirkulasjonssubs, pakkere, perforeringskanoner og lignende nedihullsanordninger for benyttelse i oljebrønner.

I én utførelse av oppfinnelsen utføres drift av nedihullsanordninger etter en forhåndsbestemt tidsforsinkelse med referanse til en gitt opptreden i boringen, kompletteringen eller produksjonsskjemaet. I en utførelse av oppfinnelsen etterspør man nedihullssensorer og anordninger etter relevante data i henhold til en forhåndsbestemt plan.

I én utførelse av oppfinnelsen rapporterer anordninger status når målte verdier avviker forbi programmerte sett.

I én utførelse av oppfinnelsen er sender og mottaker tilpasset for å transmittere og motta signaler ved hjelp av ringromfluidet mellom produksjonsrøret og casingen til brønnen og i en bestemt utførelse, ved hjelp av å generere og motta fluktuasjoner, særlig trykkfluktuasj oner i samme ringrom.

Initialiser ing

Systemet vil fortrinnsvis initialiseres etter installasjon, men før driftsstart. Initialiseringen utføres ved å registrere tidsforsinkelsen fra genereringen av fluktuasjonen i fluidet i én ende av systemet til deteksjon av samme fluktuasjon ved mottakerstasjonen i den andre ende av prosesstrømningen. Denne tidsforsinkelsen gir en tidskonstant som benyttes ved tolking av de mottatte signalene. Typisk vil nedihullsmodulen programmeres til initielt å transmittere pulser ved en forhåndsbestemt hastighet og gitt pulsperiode gjennom oppstart. Responskurvene vil overvåkes for å justere overflatemottakeren i henhold til prosesstidskonstanten (beskrevet senere i dette dokumentet) og trykkrespons.

Adaptivt system

Systemmodulene er utformet for å være adaptive kontrollmidler, noe som betyr at trykksensoren er henholdsvis lokalisert nedstrøms pulsgeneratoren for nedihullskomponenter, og oppstrøms pulsgeneratoren for overflatekomponenter og benyttet for å overvåke og kontrollere pulstransmisjonen i en lukket-løkkekonfigurasjon. En indre etterspørringsprotokoll benytter altså tilbakekoblingen fra trykksensoren for å justere strupeposisjonen for å muliggjøre en optimal pulsfase og amplitude i tidsdomenet som passer til prosessystemet.

Gjennom levetiden til systemet vil typisk de aktive transmitterne justeres i henhold til prosessystemets tidskonstant og endre karakteristikkene til startpulsen, noe som muliggjør at mottakeranordningen å kalibrere og fase til den aktuelle signaltransmisjonsraten. Grunnen til dette er at oljereservoarer forringes over tid, dvs. fluidsammensetning, strømningsrate, trykktilstander og som en konsekvens tidskonstanten for en interessant brønn kan endres som funksjon av tid.

Referanse til figurer

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av de medfølgende figurene. Fig. la er et forenklet diagram av et system i henhold til oppfinnelsen i en borehullsapplikasjon. Fig. lb er et forenklet blokkdiagram av en utførelse av systemet i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk en utførelse av oppfinnelsen som omfatter et antall n kommunikasj onsenheter, forbundet til en anordning i prosessrøret nede i hullet. Fig. 3 viser et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen hvor to anordninger kommuniserer. Fig. 4 viser et blokkdiagram av en kommunikasjonsenhet f.eks. for bruk i utførelsen i fig. 3. Fig. 5 illustrerer et eksempel på transmisjonskode for benyttelse i et system i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 6 viser et eksempel på en anvendelse i et multilateralt brønnsystem.

Fig. 7 viser et annet eksempel på en anvendelse i et monoborings-, multisonebrønnsystem.

Systemet i henhold til oppfinnelsen tilveiebringer en trådløs kommunikasj onslink og etablerer punkt-til-punkt kommunikasjon mellom anordninger i brønnen.

Fig. la er et forenklet diagram av en utførelse av oppfinnelsen som omfatter en prosesstrømningslinje 1 som er terminert i begge ender av to restriksjoner 2, 3.1 illustrasjonen er restriksjonen angitt som 2 lokalisert oppstrøms og restriksjonen angitt som 3 lokalisert nedstrøms i strømningsprosessen. Restriksjonene 2, 3 kan være faste eller justerbare typer, og når de er aktive kan de ha en spruteeffekt på prosesstrømningsraten i strømmen 1. Dette betyr at en endring av posisjon for én av restriksjonene 2, 3 vil forårsake en endring i strømningsraten Q som i sin tur vil indusere en endring i driftsstrykket P i samme prosesstrømningslinje 1. Trykk P og strømningsrate Q blir dermed bestemt eller kontrollert av posisjonen eller nettospruteffekten til restriksjonene 2, 3.

Videre angår denne oppfinnelsen et konsept, et apparat og teknikker for å etablere en kommunikasj onslink mellom anordninger 2 og 3 i en strømningslinje eller strømningsprosess 1. Kommunikasjon utledes ved modulasjon av parametere Q og/eller P. Ettersom trykk P og strømningsrate Q er direkte kontrollert av nettorestriksjonen til strømningslinjen, blir restriksjonene 2 og 3 aktivt benyttet for å tilveiebringe interkommunikasjoner på linjen mellom de samme enheter. Dette definerer i sin tur at kommunikasjon kan være i hver retning innenfor strømningslinjen, dvs. fra 2-3 eller vice versa.

På grunn av overlagringslover, vil en endring i posisjon eller struping av en av anordning 2, 3 indusere en endring i prosessparametere Q og/eller P. Dermed, ettersom anordninger er del av samme krets eller strømningslinje 1 (prosess), blir endringer i enhver parameter plukket opp nesten samtidig. Imidlertid er dette ikke fullstendig sant ettersom det vil være en liten tidsforskjell fra en endring induseres til den plukkes opp av en anordning. Dette definerer systemets tidsforsinkelse eller responstid og er en funksjon av gjennomgangen (Q) og volumet (V) i strømmende prosessystem. Typisk vil tidsforsinkelsen ha svært lav båndbredde og definere dataraten til kommunikasj onslinken.

For kommunikasjonsmidler, vil vi kalle en indusert endring i driftsparameterne Q og/eller P - i strømningslinjen eller prosessen - "modulasjon". Modulasjon blir dermed benyttet som et middel for "signalering" eller "snakking" til og fra alle anordninger forbundet til systemet eller fysisk link (her strømningslinje og prosess 1).

Videre definerer dette en kommunikasj onslink. Ved definisjon må to eller flere anordninger være forbundet til linken for å etablere et kommunikasjonssystem eller link.

Alle anordninger i et system har en indre frontendemodemkrets som kontinuerlig overvåker linjeaktiviteten. Denne kretsen tilveiebringer et kodenettverk, som leser og konverterer parameterendringer i tidsdomenet til et forhåndsbestemt og gjensidig data- eller meldingsformat. I sammendrag definerer dette et "statisk trykkpulstelemetrisystem" og er hensiktsmessig utviklet for formålet å benyttes i en strømningsprosess, f.eks. borehull som produserer hydrokarboner. Det er et krav at borehullet har en fluid- eller gasstrøm Q.

Illustrasjonen viser en prosess, strømningslinje og kommunikasj onslink mellom to restriksjoner 2, 3. Typisk for alle applikasjoner ses strømningslinjen og prosessraten Q som en "vill" strømningsprosess. Her har restriksjonene to hovedfunksjoner, én å kontrollere prosesstrømningsraten Q og trykk P og, for det andre, kommunikasjonsformål. Det sistnevnte, å indusere små pulser eller statiske endringer i den "ville strømmen". Vi sier at signalet eller modulasjonen for kommunikasjonsmidler overlagres på strømningsprosessen.

Alle anordninger kan eller har kanskje ikke apparat og endelige elementer for transmisjon og mottak av data på den fysiske linken.

Fig. lb illustrerer i prinsippet for et eksempelsystem i henhold til oppfinnelsen. Systemet omfatter en kontrollenhet 10 og et nedihullsinstrument 11, f.eks. en trykkmåler for å overvåke trykket i produksjonslinjen 13 og/eller reservoaret 14, og det er et behov for kommunikasjon mellom enhetene. Kommunikasjonen kan være overføring av målinger fra instrumentet til kontrollenheten, overføring av servicenivået for instrumentet, etc, og kontrollenheten kan overføre responssignaler eller kontrollsignaler til instrumentene, etc. De to enhetene 10, 11 er forbundet til produksjonslinjen 13, som kan benyttes som transmisjonsmidler. På denne måten oppnås det en busstypekonfigurasjon, hvor informasjon overført langs prosessrøret er like tilgjengelig for begge anordninger (samtidig).

For å være i stand til å kommunisere, må enhetene transmittere informasjon i en form som forstås av alle. Enhetene må også støtte et felles sett av regler som styrekommunikasjon. Dette er særlig viktig i tilfeller hvor det ikke er noen kontrollinjer for å støtte handshaking-funksjoner. Det felles sett regler og formatet for individuelle meldinger blir definert i en applikasjonsspesifikk kommunikasjonsprotokoll.

Når brønnstrømmen benyttes som en type seriekommunikasjonsgrensesnitt, opptrer informasjon én bit av gangen som trykkpulser eller støt, alternativt volumetriske eller ratestøt, i prosessrøret som forbinder kommunikasjonsenhetene. Hver melding omfatter et definert antall bits. I et system som omfatter to eller flere kommunikasj onsenheter, initieres og kontrolleres all kommunikasjon av kontrollenheten. For å sikre et felles språk, må en definert meldingsstruktur bli etablert, som definerer måten en kommunikasj onsenhet må operere for å overføre informasjon. Kontrollenheten har ansvar for alle grensesnittoperasjoner, typisk initialisering av serviceanordningsforespørsel, instrumentmåling, initialisering av overføring av data, fjernaktivering av nedihullsanordninger slik som ventiler, etc. Fig. 2 viser skjematisk en utførelse av oppfinnelsen som omfatter et antall n kommunikasj onsenheter 20, forbundet til en anordning, f.eks. anordningen 11 eller 10 i fig. lb, i prosessrøret 13. Produksjonsrøret tilveiebringer den fysiske linken mellom kommunikasj onsenhetene og etablerer bidireksjonal tilgang og kommunikasjon mellom enhetene. Strukturen til den fysiske linken ligner en parallell buss og hver enhet forbundet til bussen har lik tilgang til informasjon på bussen samtidig, forespørringen av enhetene utføres sekvensielt og ikke parallelt. Figurene illustrerer grensesnittfunksjonene. Meldinger/data mottas av mottakerblokk 21 og sendes ut via senderblokk 22. Karakteristikkene og funksjonen til blokkene vil beskrives mer detaljert senere. Meldingshåndteringsblokk 23 er en viktig blokk og er ansvarlig for slik som å detektere en melding på produksjonslinjen, og å gjenkjenne adressen til meldingen, gjenkjenne den forespurte handlingen i meldingen, formatere nye meldinger og videresende dem. Kommunikasjonsenheten omfatter videre midler for å detektere og konvertere inngangssignalet fra transmisjonslinken til logisk nivå og kontrollmidler for å laste den serielle bitstrømmen til en inngangsbuffer. Hver melding er sendt som en sekvens som omfatter et visst antall bits som omfatter en meldings "ramme". Den første biten, "start" eller "synk" biten er kodet for å gjøre kommuniksjonsenheten i stand til å gjenkjenne starten til en melding som transmitteres. Inngangsdetektorlogikken må dermed overvåke transmisjonslinjen for å detektere startbiten. Når en startbit har blitt detektert, vil den følgende bit lastes. Etter at en meldingsramme har blitt lastet, dekoder mottakerlogikken meldingen, overfører den og utfører eventuelle ordre. Fig. 3 viser et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen hvor to anordninger 31 og 32 kommuniserer ved hjelp av fluktuasjoner i strømmen til produksjonslinjen 33. Som et eksempel, anta at en måling ble forespurt fra den første anordningen 31 av den andre anordningen 32, og den første anordningen 31 returnerer de forespurte data. Begge kommunikasjoner utføres ved trykkmodulering av et datasett (meldingsramme) på produksjonslinjen.

Naturen til prosesslinjen, og dermed kommunikasj onslinken kan variere fra system til system på grunn av prosess- og røregenskaper. I denne utførelsen avhenger

tidskonstanten, dvs. tidsforsinkelsen fra sending'av en puls på produksjonslinjen til denne pulsen detekteres ved den andre enheten, av volumet til prosessystemet så vel som egenskapene til fluidet i linjen. For å oppnå tilstrekkelig tidsforsinkelse for en puls for å forplante seg fra én ende til en annen, kan en overføringsmodell utledes

som matematisk beskriver systemet. Fra modellen kan den karakteristiske tidskonstanten til den bestemte prosessen og konfigurasjonen etableres.

Strømningslinjen (produksjonslinjen) er et komplisert dynamisk system, men kan tilnærmes av en enkelt lineær forsinkelse pluss en avstand-hastighetsforsinkelse. Denne modellen antar uendelig kildekapasitet fra reservoaret og neglisjerbart endevolum.

Hvor T er tidskonstanten til systemet, R representerer motstanden i systemet, C er kapasitans, Q er strømningsrate og V er volum.

I sammendrag avhenger den karakteristiske tidskonstanten av sammensetningen av fluider, fluidets oppstrøms motstand mot bevegelse i prosesslinjen og bulkvolumet til fluidstrømmen (prosesstrøm).

En hovedforskjell fra MWD/LWD-teknikker og programmeringsteknikker for DD-verktøy er at oppfinnelsen anvender statiske pulser for hvilke tidsintervaller er lik eller overskrider tidskonstanten til det iboende prosessystemet som beskrevet av ligning [1].

I henhold til dette har hver kommunikasjonsenhet en klokke som synkroniserer og kontrollerer inngang/utgang av data. Videre omfatter hver enhet en følsom trykktransduser, en variabel strømningsrestriksjon og en prosessløkkekontroller for å lese og generere trykkpulser for å overføre signalene.

Fig. 4 viser et blokkdiagram av en kommunikasj onsenhet 40 f.eks. for bruk i utførelsen i fig. 3. Enhetene omfatter en kontrolløkke 41 for å generere trykkfall over en variabel restriksjon. En posisjonskontroller 42 kontrollerer ytelsen til kontrolløkken ved å sammenligne verdien til en variabel, slik som en målt prosessparameter, f.eks. strømningslinjetrykk, med et settpunkt og foretar korrigerende handling basert på denne sammenligningen.

Dynamikken til kontrolløkken og målesystemet 41 er rask sammenlignet med de sekundære hovedelementene i prosessen. For en lang og flyktig produksjonslinje, opptrer denne effekten som dødtid eller forsinkelse. Dette forhindrer nøyaktig kontroll ved hjelp av konvensjonelle metoder. For å tilveiebringe best mulig kontroll på grunn av dødtid, tillater en tidsenhet 43 prosessen å sette endringen før kontrolleren foretar korrigerende handling. Tidsenheten 43 kan også være integrert i en tilstand/hendelsesvariabel kontroller 44.1 denne konfigurasjonen kan restriksjonen 45 være en av/på-kontroll og direkte drevet av én av kontrollerne 43, 44. Restriksjonen 45 kan være programmert til å aktivere og låse én av to posisjoner avhengig av inngangsvariabelen fra kontrolleren.

Effekten av støy fra prosesstrømmen blir redusert ved hjelp av en hastighetsbegrenser 46, gitt at støyen er høyere i frekvens og lavere i amplitude enn trykkpulssignalresponsen. Generelt er strømningsprosesser dominert av støy med rask frekvens. Fordi det brukbare signalet er raskt og prosessen selv er langsom, er støyfiltrering vanskelig. Filteret er et adaptivt lavpassfilter og parameterne justeres for å passe til responsen til prosessløkken og dødtiden. Fig. 5 illustrerer en transmisjonskode for bruk i et system i henhold til oppfinnelsen. Transmisjonen implementeres ved å benytte en tonivåkode som vist. En logisk "én" representeres med en høy trykktilstand/nivå, og logisk "null" representeres av et lavt nivå. Det høye nivået kan også representere "vente-"tilstand eller vice versa, avhenger av hvilken retning man ønsker å kommunisere (oppstrøms eller nedstrøms). Fig. 6 viser et eksempel på en anvendelse i et multilateralt brønnsystem. Denne konfigurasjonen omfatter en montasje av måling- og innstrømmingskontrollanordninger 61-63, som hver omfatter en kommunikasj onsenhet. Anordningene 61-63 er alle tilpasset til respektive grener i brønnboringskompletteringen 64. Ved overflaten er en anordning som omfatter en strupeventil og en kommunikasj onsenhet lokalisert, f.eks. som en del av brønnhodemontasjen. Data fra nedihullssensorer blir overført til overflate og oversettes til korrigerende handling når brønnen krever innstrømningskontroll. Dette åpner muligheten for feltet reservoarhåndtering så vel som optimalisering av brønnproduksj onen.

Oppgavene til overflatestasjonen er å kommunisere med anordningene i brønnboringen. Ved å henge en unik adresse på hver anordning festet til brønnboringskompletteringen, blir en fullt funksjonelt buss og bidireksjonal kommunikasj onslink etablert.

Fig. 7 viser et annet eksempel på en anvendelse i et monoborings, multisone brønnsystem. Her er anordningene 71, 72 lokalisert i samme gren av en brønn, men assosiert med forskjellige reservoarsoner, og funksjonaliteten til systemet er samme som beskrevet i forbindelse med fig. 6.

Claims (24)

1. System for trådløs, fluidtrykkpulsbasert datakommunikasjon i et produserende brønnsystem knyttet til olje- og gassproduksjon, som omfatter minst én brønnboring (13), minst to kommunikasj onsenheter (20), idet kommunikasj onsenhetene hver omfatter en sender (22) og/eller mottaker (21) for å sende og/eller motta data og minst én kontrollenhet (10) for å kontrollere kommunikasjonen mellom kommunikasj onsenhetene, karakterisert ved at: - senderen omfatter en statisk pulsgenereringsanordning (2, 3) tilpasset til å generere statiske trykkfluktuasj oner i brønnfluidet og systemet omfatter adaptive kontrollmidler for å overvåke og kontrollere de genererte pulsene i henhold til prosess-systemets tidskonstant for å tilveiebringe pulskarakteristikker som er tilpasset prosess-systemet.

2. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at det omfatter en sviktsikringsmekanisme.

3. System i henhold til krav 2, karakterisert ved at den statiske pulsgenereringsanordningen (2, 3) er en strupeanordning, og at sviktsikringsmekanismen er i form av en fjær som sammentrykkes av en aktuator når den er i driftsmodus, aktuatoren returnerer til "nøytral" modus i tilfelle av energisvikt, hvorpå fjæren returnerer strupeanordningen til en ikke-strupeposisjon.

4. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at kommunikasj onsenhetene (20) og/eller kontrollenheten (10) omfatter datakonverteringsmidler for å konvertere datatransmisjon.

5. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at senderen (22) og mottakeren (21) er tilpasset for å sende og motta data ved hjelp av brønnfluidet.

6. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at sender (22) og mottaker (21) er tilpasset for å sende og motta signaler ved hjelp av fluktuasjoner i brønnfluidet.

7. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at kommunikasj onsenheten er fysisk forbundet til prosessrøret.

8. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at kommunikasj onsenhetene har lik tilgang til dataene transmittert i brønnfluidet.

9. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at kontrollenheten er integrert i en kommunikasj onsenhet.

10. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at minst én av kommunikasj onsenhetene er forbundet til eller integrert i en ordinær brønnanordning/instrument.

11. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at den regulære strømmen til brønnfluidet utgjør bæreren for dataene som skal overføres.

12. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at mottakerne omfatter en statisk pulsgenereringsanordning tilpasset for å generere statiske trykkfluktuasj oner i brønnfluidet.

13. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at systemet er tilpasset for installasjon og drift i en vill strømprosess.

14. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at den også omfatter selvenergigivende kilde for å generere energi fra fluidstrømmen i brønnen.

15. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at den også omfatter forankringsanordning og/eller midler for installasjon og opphenting.

16. System i henhold til krav 1, karakterisert ved at det ytterligere omfatter minst én sensor lokalisert i brønnen for å tilveiebringe sensordata for transmisjon og en mottaker lokalisert ved overflaten.

17. Fremgangsmåte for trådløs, fluidtrykkpulsbasert kommunikasjon i et produserende brønnsystem som omfatter minst én brønnboring (13), hvor fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe minst to kommunikasj onsenheter (20), idet kommunikasj onsenhetene hver omfatter en sender (22) og/eller en mottaker (21) for å sende og/eller motta data og minst én kontrollenhet for å kontrollere kommunikasjonen mellom kommunikasj onsenhetene karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: - å sende data fra en kommunikasj onsenhet (20) til en annen ved å generere statiske trykkfluktuasj oner i produksjonsfluidet og overvåke og kontrollere de genererte pulsene i henhold til prosess-systemets tidskonstant for å tilveiebringe pulskarakteristikker som er tilpasset prosess-systemet.

18. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at kommunikasj onsenhetene og/eller kontrollenhetene omfatter datakonverteringsmidler for å konvertere datatransmisjon.

19. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at dataene blir konvertert i kommunikasj onsenheten og/eller kontrollenheten for transmisjon.

20. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at dataene blir sendt og mottatt ved hjelp av brønnfluidet.

21. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at brønnfluidet er en vill strøm, dvs. åpent prosessystem.

22. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at kommunikasj onsenhetene har lik tilgang til dataene transmittert i brønnfluidet.

23. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at den regulære strømmen i brønnfluidet utgjør bæreren for dataene som skal overføres.

24. Fremgangsmåte i henhold til krav 17, karakterisert ved at den overfører sensordata tilveiebrakt fra en sensor i brønnen til en mottaker lokalisert ved overflaten.