NO20121247A1 - Roterende, styrbar verktoyutloser med verktoyflaten med kontrollinnretning - Google Patents
Roterende, styrbar verktoyutloser med verktoyflaten med kontrollinnretning Download PDFInfo
- Publication number
- NO20121247A1 NO20121247A1 NO20121247A NO20121247A NO20121247A1 NO 20121247 A1 NO20121247 A1 NO 20121247A1 NO 20121247 A NO20121247 A NO 20121247A NO 20121247 A NO20121247 A NO 20121247A NO 20121247 A1 NO20121247 A1 NO 20121247A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- tool
- triggers
- collar
- bistable
- control
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000010845 search algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
- E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
Landscapes
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Road Repair (AREA)
- Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Abstract
Generelt har den aktuelle oppfinnelsen en metode for å styre boreretningen når et roterende, styrbart system brukes for å bore et borehull. Metoden omfatter behandling av parametere som er relatert til bruken av en roterbar krage på det roterende, styrbare systemet. Parametrene bruke sammen med utløseregenskapene for å styre plasseringen av en utløserverktøyflate som igjen styrer boreretningen til det roterende, styrbare systemet.
Description
ROTERENDE, STYRBAR VERKTØYUTLØSER MED VERKTØYFLATEN MED
KONTROLLINNRETNING
KRYSSHENVISNING TIL RELATERT SØKNAD
[0001] Dette dokumentet er basert på krever prioritet fremfor midlertidig amerikansk søknad nummer: 61/356,476, innlevert 18. juni 2010.
BAKGRUNN
[0002] Roterende, styrbare boresystemer til retningsboring av borehull i jorden, er generelt klassifisert som «point-the-bit»-systemer eller «push-the-bit»-systemer. I «point-the-bit»-systemer avviker rotasjonsaksen fra den lokale aksen til bunnhullsmontasjen i den generelle retningen til den nye delen av hullet som bores. Borehullet utføres iht. vanlig trepunkts geometri som defineres av stabilisatorens øvre og nedre berøringspunkt og borkronen. Awiksvinkelen til borkroneaksen sammen med en endelig avstand mellom borkronen og den nedre stabilisatoren fører til en ikke-kolineær tilstand som krever at en kurve genereres. I denne typen system har borkronen en tendens til å ha mindre sidelangs skjæring fordi borekroneaksen roteres hele tiden i retningen til det kurvede borehullet.
[0003] I «push-the-bit» roterende, styrbare systemer finnes det vanligvis ikke noe helt bestemt identifisert mekanisme for å deviere boreaksen fra aksen til den lokale
bunnhullsmontasjen. I stedet oppnås den nødvendige ikke-kolineære tilstanden ved å bruke den øvre eller nedre stabilisatoren for å påføre en eksentrisk kraft eller forskyvning i en retning som er orientert i forhold til retningen på borehullet som bores. Her igjen oppnås styring ved å danne ikke-kolinearitet mellom borkronen og minst to andre berøringspunkter. I denne typen system trengs det en borkrone for å skjære sidelangs for å generere det ønskede, kurvede borehullet.
[0004] Kreftene som påføres for å danne ikke-kolineariteten og for å styre boreretningen, kan påføres av forskjellige utløserer. Utløserene har en verktøyflate som er orientert for å virke overfor en ønske komponent, f. eks. mot en dreibar muffe, på en måte som endrer og opprettholder den ønskede ikke-kolineære retningen på det roterende, styrbare boresystemet. Innen mange bruksområder kan det oppstå vanskeligheter med å styre utløserverktøyflaten på en måte som gir den ønskede styringen av retningsboringen.
SAMMENDRAG
[0005] Generelt har den aktuelle oppfinnelsen en metode for å styre boreretningen når et roterende, styrbart system brukes for å bore et borehull. Metoden omfatter behandling av parametere som er relatert til bruken av en roterbar krage på det roterende, styrbare systemet. Parametrene bruke sammen med utløseregenskapene for å styre plasseringen av en utløserverktøyflate som igjen styrer boreretningen til det roterende, styrbare systemet.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0006] Visse utforminger av oppfinnelsen beskrives heretter med henvisning til ledsagende tegninger der like referansetall betegner like elementer, og:
[0007] Figur 1 er en skjematisk fremvisning av en generell verktøyflatekontroll i iht. den aktuelle oppfinnelsen.
[0008] Figur 2 er en grafisk fremstilling som illustrerer utløsningen av og responsen til bistabile utløserer i forhold til en vinklet muffeposisjon til en roterende muffe på et roterende, styrbart system iht. en utforming av den aktuelle opprinnelsen.
[0009] Figur 3 er en grafisk fremstilling av firefasede, bistabile tennsignaler som brukes for å styre de bistabile utløserene iht. en utforming av den aktuelle oppfinnelsen, og
[0010] Figur 4 er en skjematisk fremvisning av et boresystem med et roterende, styrbart system som styres iht. en utforming av en kontrollteknikk som beskrives i dette dokumentet iht. en utforming av den aktuelle opprinnelsen.
DETALJERT BESKRIVELSE
[0011] Følgende beskrivelse inneholder en rekke detaljer som gir en forståelse av den aktuelle oppfinnelsen. Personer med vanlige ferdigheter i faget vil imidlertid forstå at den aktuelle oppfinnelsen kan brukes uten disse detaljene og det finnes en rekke mulige variasjoner eller modifikasjoner av utformingene som beskrives.
[0012] Den aktuelle oppfinnelsen relaterer seg generelt til en kontrollteknikk for å styre den laterale bevegelsen av et roterende, styrbart system og dermed boreretningen i forhold til et borehull. Ved «point-and-push» borkroneroterende, styrbare systemer kan en mekanisme som påfører styring, omfatte en muffe som artikuleres rundt et universalledd som brukes innen forskjellige roterende, styrbare systemer. I én type system reagerer utløserer mot innsiden av muffen og utsiden av en krage som roterer under en boreoperasjon. Med tanke på muffen som en egen del, er kontaktpunktene med de eksterne elementene borkronen, stabilisatoren på muffen, og utløseren(e) (og en slagring når muffen er fullstendig artikulert). Både stabilisatorens kontaktpunkt med formasjonen og utløserens reaksjonspunkt er bak unversalleddet, dvs. på en motsatt side av leddet i forhold til borkronen.
[0013] For at muffen skal beholde en geostasjonær verktøyflate idet kragen roterer, må utløserene tennes i riktig rekkefølge og på det riktige tidspunktet for å sikre at utløserkraften virker på muffen med den riktige, geostasjonære verktøyflaten. Forskjellige utløserer kan benyttes innen bruksområdet til det roterende, styrbare verktøyet som er planlagt for denne algoritmen. Eksempler på egnede utløserer som kan virke mot muffen, omfatter solenoiddrevne ventilutløserer som åpner og lukker porter som retter den trykksatte slamstrømmen inn på de hengslede utløserputene som overfører en kraft (som er forårsaket av spart moment i slamstrømmen) mot innsiden av muffen. Hele utløsermontasjen inkludert solenoid, ventil og pute, kan kalles en bistabil ventilutløser fordi den er stabil i to tilstander, enten på (åpen pute) eller av (lukket pute). Dit. én utforming brukes en kontrollalgoritme på utløserverktøyflaten for å styre utløserverktøyflaten, og det kan antas at en perfekt krageposisjon og hastighetsoverslag er tilgjengelig.
[0014] Med generell henvisning til figur 1 illustreres en skjematisk visning av en generell verktøyflatekontroll. I dette eksempelet er tre separate verktøyflater definert der en etterspurt verktøyflate (DTF) 20 tilføres fra en ytre kontrollsløyfebane, manuelt eller aktivt. En utløserverktøyflate (ATF) 22 er en respons på innmating til den etterspurte verktøyflaten fra en verktøyflatekompensator 24 (manuelt eller aktivt). I tillegg kan en muffeverktøyflate (STF) 26 defineres som den aktuelle responsverktøyflaten til et verktøy 28, feks. en roterende, styrbar verktøymuffe som føles av en muffesensor 30, dersom en slik finnes. Muffesensoren 30 kan overvåke muffen/verktøyet 28 direkte eller indirekte og formidle data tilbake til kompensatoren 24 som illustrert. Som eksempel kan sensoren 30 brukes for å overvåke den relative muffeorienteringen eller -vinkelen i forhold til kragen.
[0015] Utløserverktøyflaten 22 kan være en kontrollåpningssløyfe som har en etterspurt verktøyflate 20 som ønsket innmating, som representert av blokken 32. Den ønskede innmatingen kan feks. omfatte enten styrte borekommandoer eller kommandoer som er avledet fra stigningen, asimutvinkelen eller for å holde rørkontrollene. Den ønskede innmatingen overføres til kompensatoren 24 og videre til kontrollinnretning på utløserverktøyflaten 34 som behandler forskjellige parametere som en hjelp for å styre utløserverktøyflaten 22. Som eksempel kan parameterne omfatte innmating som feks. overslag av den vinklede krageposisjonen og overslag av den vinklede kragehastigheten som representert av blokken 36. Innen noen bruksområder kan et sett med algoritmeparametere også settes inn som konstanter i programvaren som gjelder brønnhullsverktøyet. De forskjellige parametrene/innmatingene behandles iht. utløserverktøyflatens ønskede algoritme 38 og utmating til den aktuelle utløsermaskinvaren 40, som feks. bistabil ventilutløser-maskinvare (dersom utløserene omfatter bistabile ventilutløserer). Den etterspurte verktøyflaten 20 og krageparametrene (og muligens tilleggsparametere) brukes av kontrollinnretningen på utløserverktøyflaten 34 for å styre tennrekkefølgen til utløserene, feks. bistabile ventilutløserer ved en bestemt kragehastighet og overslått posisjon.
[0016] Basert på en overslått krageposisjon og andre variabler, kan feks. algoritmen 38 brukes for å evaluere av- og på-tennvinklene på den vinklede verktøyflaten som hver av utløserene utløses ved. Dit. én utforming brukes algoritmen til å evaluere av- og på-tennvinkelen på den vinklede verktøyflaten som hver av de fire bistabile ventilutløserene utløses ved. Eksempler på variabler som brukes, omfatter vinkelen på målverktøyflaten, stoppvinkelen på verktøyflaten (symmetrisk vinkelintervall på begge siden av målvinkelen), tennvinkeltoleransen og den anslåtte vekslingstiden til de bistabile ventilenhetene.
[0017] Å veksle utløserer mellom av og på illustreres grafisk i figur 2 og som viser et utløserdiagram med en bistabil ventilkrage med vinklet posisjon. Med henvisning til figur 2, illustreres aktivering av en enkel bistabil ventilenheten der x-aksen representere den vinklede krageposisjonen og y-aksen representer binære av/på-tilstander til den bistabile ventilen. Som synlig i diagrammet, ble det antatt at ved kragens momentane rpm roterer kragen et vinklede intervall A mens den bistabile ventilen går fra av til på. Det viser også at algoritmen har som mål å ha vinklet intervall på den bistabile utløseren med «på-tilstand» som er symmetrisk midtstilt på målvinkelen med et vinklet stoppintervall 5. Etter at en bistabile ventil har vært i på-tilstand i hele det vinklede stoppintervallet 5, blir den bistabile ventil slått av det antas at den bruker samme tiden for å går til av-tilstand som det tok å gå fra av til på. Dermed kan den vinklede av- og på-målposisjonen oppgis som følgende basert på tilstanden til det vinklede overføringsintervallet A, vinkelen på stoppintervallet 5 og målvinkelen 0:
On=0 - A - -5/2
0ff= 0 + 5/2
[0018] Det vinklede stoppintervallet vil være uavhengig av kragehastigheten (annet enn å bli optimalisert når den er frakoplet når det gjelder den bistabile ventilytelsen i forhold til kragehastigheten). Derimot vil av-til-på-intervallet på den vinklede bistabile ventilen variere direkte som en funksjon av krage-rpm. Dette forholdet kan uttrykkes på følgende måte: A = ( RPM/ 6OJ1 360 -der x er av/på-responstiden til den bistabile ventilen , og A har antall grader i den angitte ligningen.
[0019] Dermed evalueres av- og på-utløsningsposisjonen i et hvilket som helst tilfelle (der den vinklede kragehastigheten er kjent). Ved å bruke feks. sperrelogikk utløses en fallende kant 42,44 ved en vinkeltoleranse 46 (for å ta hensyn til hysterese) rundt den beregnede av- eller på tennkragevinkelen som illustrert i figur 3. Figur 3 gir en grafisk illustrasjon av firefasede, bistabile tennsignaler ved 0, 90, 180 og 270 grader. Utløseralgoritmen fungerer nøyaktig lik i hver bistabil ventil unntatt at på (42)/av (44) er fallende kantutløsere faset ved 0,90, 180 og 270 grader. Ved konstant rpm på kragen, kan den bistabile ventiltennlogikk til alle fire bistabile ventiler sammenfattes som vises i figur 3.
[0020] I minst noen av utformingene som beskrives nedenfor, omfatter kontrollsystemet en kvadraturbasert interpolasjon av rørsignalbehandling av de radiale sensorsignalene fra verktøyflatekontrollen for å samstemme eller fjerne sensormisvisninger ved signalene fra den kvadraturradiale verktøyflatekontrollen. Som en tilleggsforklaring og iht. minst én utforming av den aktuelle oppfinnelsen, involverer implementering av verktøyflatekontrollen med et fastspent verktøy, en nøyaktig krageposisjonsmåling for å regulere tenntidspunktene til den bistabile utløseren. Dette kan oppnås ved å ta invers tangens av to kvadratursignaler som er skaffet fra radialt orienterte magnetometerpar som roterer med kragen. Med hensyn til nøyaktigheten til den vinklede posisjonsmålingen som skaffes på denne måten, er graden som kvadratursignalparene (må være sinusformet pga. kragerotasjon) er uten forskyvning (midtstilt på nullsignalet) og samsvarende økning (begge har samme amplitudestyrke). I praksis (vanligvis pga. støy og begrenset sensorkvalitet - ofte et resultat av kostnader) har de råe kvadratursignalene dårlig samsvarende øking og forskjellige DC-forskyvninger.
[0021] Heldigvis kan følgende enkel algoritme brukes både for å fjerne DC-forskyvninger og samstemmende økning av kvadratursignaler med boreverktøy på fastspente roterende, styrbare systemer (RSS) . Algoritmen, feks. algoritme 38, brukes når tilkoplet og er delt inn i to faser. Den første fasen fjerner CD-forskyvninger fra hvert kvadratursignal. Den andre fasen normaliserer deretter begge kvadratursignalene og dermed samstemmes økningen slik at begge er uten DC-forskyvninger og har sinusbølger med amplitudeenheter ved kvadratur. Deretter brukes den omvendte tangensen til de to kvadrature sinusbølgene med amplitudeenheter for å skaffe den vinklede krageposisjonen. I fase én evalueres DC-forskyvningen ved å identifisere maksimal og minimal toppamplitude for hver kvadratur sinusbølge, deretter regnes korrigert DC-forskyvning av hver sinusbølge helt enkel som halve summen av den absolutte verdien av deres minimale og maksimale verdi, med denne beregnede forskyvningskorrigering subtrahert fra signalene og deretter midtstille dem på nullsignalet. Ett aspekt av algoritmen for å evaluere maksimale og minimal sinusbølgeamplitude som ble anvendt av algoritmen, er et sub-algomritmesøk som rekursivt kontrollerer den momentane signalverdien i forhold til den maksimale eller minimale verdien og oppdaterer disse verdiene dersom de overstiges av det momentane signalet.
[0022] En per-prøve dempningsfaktor (nesten overensstemmende, men ikke helt overensstemmende, der dempningsfaktoren er forbundet med oppdateringsraten til søkealgoritmen) anvendes på den lagrede maksimale og minimale verdien per oppdateringsperiode for å ta hensyn til en sakte variasjon i den kvadrature signalamplituden. Denne adaptive søkealgoritmen antar derfor signalamplitudevariasjoner i én periode av de grunnlegge kvadratursignalperiodene som ikke signifikante. I fase to deles den evaluerte sinusbølgeamplituden for hver kvadratursinusbølge (maksimal signalverdi til den korrigerte DC-forskyvningen) helt enkelt inn i den DC-forskjøvede korrigerte signalet for å normalisere de to kvadratursignalene og dermed normaliseres den. Ved bruk av algoritmen som beskrives ovenfor, er det mulig med en nøyaktig måling av den vinklede krageposisjonen ved å bruke billige magnetometere med ikke-undersøkelses-kvalitet til fastspent RSS-verktøy.
[0023] Følgelig kan den aktuelle oppfinnelsen omfatte en subalgoritme av algoritmen 38 som muliggjør evaluering av et overslag av en vinklet krageposisjon til verktøyflateutløserens tenntidspunktalgoritme 38 basert på billig behandling med kvadratursignal og med dårlig samsvarende øking og DC-forskyvnings-magnetometertransdusere (der kombinasjonen av lavkostnads magnetometertransdusere og tilhørende behandling av kvadratursignal utgjør den vinklede krageposisjonssensoren). Det samlede algoritmeprinsippet til kontrollinnretningen på utløserverktøyflaten kan skaleres når det gjelder antall bistabile utløserer som er inkludert i den samlede verktøyflate-kontrollutløseren og kan fungere i samme grad på 1, 2,3,4 eller flere bistabile utløserer.
[0024] Dersom utløserene som brukes er feks. bistabile solenoidutløserer, kan algoritmen 38 også utformes for å kompensere for eller for å ta hensyn til visse utløseregenskaper. Av mekaniske og elektriske grunner kan bistabile solenoidutløserer tenne uregelmessig ved lave og høye vekslingshastigheter forbundet med å spore svært lave eller svært høye rpm på kragehastigheter som kan skje nede i et brønnhull som et resultat av boreverktøyfenomenet «stick slip» (lugging) ved roterende, styrbare systemer. Derfor har visse utforminger av algoritmen til verktøyflatekontrollen 38 under- og overhastighetsmodul slik at hvis kragehastigheten faller under eller stiger over terskel-rpm-verdiene (feks. henholdsvis 30 og 400 rpm, selv om en rekke forskjellige andre terskelverdier kan brukes), ignorerer algoritmen krageposisjonen og hastighetsoverslag og helt enkelt tenner/aki verer de bistabile solenoidutløserene som om kragen ble kjørt ved en jevn rpm-hastighet innen driftsspesifikasj onene (feks. henholdsvis 60 og 360 rpm, selv om en rekke forskjellige spesifikke rotasjonshastigheter kan velges).
[0025] Som en konsekvens drives denne utformingen av kontrollsystemet alltid slik at de bistabile solenoidutløserene veksler på en styrt måte og uregelmessig veksling av den bistabile solenoidutløseren unngås for å hindre for stor kraftforbruk og muligheten for at system slår av. For å hindre at systemet leter mellom normal og over-/underhastighetsmodus er hysterese inkludert i terskel-rpm-verdiene der over- og underhastighetsmodus koples inn og koples fra helt enkelt ved å gjøre rpm-terskelverdien på kragen, terskelverdien der over- eller underhastighetsmodus koples til, annerledes enn rpm-terskelverdien på kragen når den koples fra. Kragens rpm som utløses under hastighetsmodusen, har også den fordelen at den gir et verktøy med en automatisk grunnhullstestmodus der hvis verktøyet blir slått på, men ikke roterer verktøyet, går den automatisk inn i underhastighetsmodus og tenner/aktiverer de bistabile solenoidaktivatorene som om verktøyet roterte ved en jevn hastighet, feks. 60 rpm eller annen egnet hastighet. Denne muligheten er nyttig for å utføre tester på overflaten av grunne hull i feltet for å kontrollere grunnleggende systemfunksjonalitet før et verktøy settes inn i brønnen.
[0026] Den automatiske under- og overhastighetsmodusen har også fordeler fra et verktøystyringssynspunkt for utløserverktøyflaten i begge disse modussyklusene (nuterer) som om verktøyet var i en nøytral styringsfase ved en syklushastigheten som er lik forskjellen mellom den faktiske rpm-hastigheten på kragen og kragens rpm-hastighet som de bistabile soleidutløserene tennes ved av under- eller overhastighetsmodusen. Dette har en tendens til å skape effekten der verktøyet styrer en tangens til den momentane banen som er å foretrekke i forhold til at bruken av verktøyet er fullstendig ut av kontroll ved en over- eller underhastighetshendelse.
[0027] Følgelig kan algoritmen 38 anvende over- og underhastighetsmodus for å unngå uregelmessig veksling av den bistabile solenoidutløseren. Ved kragens terskel-rpm-verdier (ved forskjellige aktiverings-/deaktiveringsverdier for å påføre vekslingshysterese og dermed unngå leting mellom modusene) tennes de bistabile solenoidakturatorene som om kragen roterer ved en jevn hastighet godt innen verktøyets driftsspesifikasj on. Underhastighetsmodusen har også grunnhullstest-modus som er nyttig ved testsituasjoner i felten. En annen fordel er at over- og underhastighetsmodusen kan brukes for å sikre at verktøystyringen alltid er under kontroll der verktøyboringen er en tangens i forhold til den momentane banen ved en over- eller under hasti ghetshendel se.
[0028] Med generell henvising til figur 4 illustreres et boresystem 48 som omfatter en utforming av kontrollsystemet på utløserverktøyflaten som beskrives ovenfor. I dette eksempelet omfatter boresystemet 48 en borestreng 50 som er plassert i en borehull 52. Boresystemet 48 brukes ved boring i et lateralt borehull eller et multilateralt borehull. I dette eksempelet omfatter borestrengen 50 en bunnhullsmontasje 54 med et roterende, styrbart system 56 som styres av en utforming av kontrollinnretningen på utløserverktøyflaten for å føre en verktøyflate som er forbundet med borkronen 58 ved boring at ett eller flere laterale borehull 60 langs den ønskede banen. Som eksempel kan det roterende, styrbare systemet 56 være et roterende, styrbart system av typen «point-the-bit»eller et egnet systemet som anvender en muffe 62 som manipuleres rundt en krage 64, for å styre retningen på muffeverktøyflaten 26 (se figur 1) og dermed retningen på verktøyet 28, feks. en muffe 62 / borkrone 58. Som beskrevet ovenfor, kan sensoren 30 brukes for å overvåke den relative orienteringen eller vinkelen til muffen 62 i forhold til kragen 64. Sensoren 30 eller flere sensorer 30 kan også brukes for å overvåke den vinklede posisjonen og/eller den vinklede hastigheten til kragen 64. Det gjøres oppmerksom på at borestrengen 50 kan også innlemme stabilisatorer som en hjelp for å danne den ønskede kurven under retningsboring.
[0029] Manipuleringen av muffen 62 utføres med flere utløserer 66 som mottar kommandoer fra kontrollinnretningen på utløserverktøyflaten 34 etter at parametere behandles og brukes som en hjelp for å styre utløserverktøyflaten 22 som beskrevet ovenfor. Som eksempel kan utløserene 66 omfatte bistabile ventil-/solenoidutløserer. Orienteringen av muffen 62 og muffeverktøyflaten 26 kan oppnås ved å artikulere muffen 62 rundt et ledd 68, som feks. et universalledd. Manipulering av muffen 62 rundt leddet 68 muliggjør presis kontroll av verktøyets 28 orientering, feks. muffen 62 / borkronen 58, og dermed boreretningen i samsvar med bruken av kontrollsystemet som skissert ovenfor med henvisning til figur 1-3.
[0030] Flere kontrollsystemkomponenter kan fjernes, legges til eller erstattes, og komponentens konfigurasjon og arrangement kan justeres for å tilpasses et bestemt bruksområde. I tillegg kan kontroll sy stemalgoritmene og/eller innmatingsparameterne endres eller justeres for å tilpasse spesifikke krav ved en bestemt boreoperasjon.
[0031] Selv om kun noen få utforminger av den aktuelle oppfinnelsen er beskrevet overfor i detalj, vil personer med vanlige ferdigheter i faget lett kunne sette pris på at det finnes mange mulige modifikasjoner uten å avvike i vesentlig grad fra beskrivelsen av denne oppfinnelsen. Følgelig beregnes slike modifikasjoner som innenfor omfanget av denne oppfinnelsen som definert i følgende krav.
Claims (22)
1. En metode for å styre en boreretning til et roterende, styrbart system med en roterbar krage og muffe som dreies av bistabile ventilutløsere for å styre boreretningen og som omfatter o
a: avgjøre en vinklet kragehastighet på et roterende, styrbart system, fastslå et overgangsvinkelintervall for hver bistabil ventilutløser idet hver bistabil ventil veksler mellom av og på, og bruke den vinklede kragehastigheten og overgangsvinkelen til hver bistabil ventilutløser for å styre et ønsket stoppvinkelintervall på hver bistabil ventilutløser.
2. Metoden som beskrevet i krav 1, som i tillegg omfatter bruken av fire bistabile ventilutløserer som er plassert med 90° forskyvning i forhold til den roterbare kragen.
3. Metoden som beskrevet i krav 2, der bruken omfatter av-og-på utløsning av fire bistabile ventilutløserer ved å bruke av sperrelogjkk med en ønsket vinkeltoleranse.
4. Metoden som beskrevet i krav 1, der avgjørelsen omfatter bruken av en kontrollinnretning på utløserverktøyflaten for å behandle flere innmatinger.
5. Metoden som beskrevet i krav 4, der avgjørelsen omfatter behandling av en overslått vinklet krageposisjon, en overslått vinklet kragehastighet og flere andre parametere.
6. Metoden som beskrevet i krav 1, som i tillegg omfatter føling av en dreieposisjon til muffen.
7. En metode for å styre en utløserverktøyflate i et roterende, styrbart system som omfatter o
a: mate inn en etterspurt verktøyflate, anslå en vinklet krageposisjon og en vinklet kragehastighet for å behandles av en kontrollinnretningen på utløserverktøyflaten, og avgjøre tenntidspunktene til flere utløserer som brukes for å styre utløserverktøyflaten basert på den vinklede krageposisjonen, den vinklede kragehastigheten og valgte parametere.
8. Metoden som beskrevet i krav 7, der avgjørelsen omfatter behandling av variabler inkludert en vinkel på målverktøyflaten.
9. Metoden som beskrevet i krav 7, der avgjørelsen omfatter behandling av variabler inkludert en stoppvinkel på verktøyflaten.
10. Metoden som beskrevet i krav 7, der avgjørelsen omfatter behandling av variabler inkludert en tennvinkeltoleranse til utløserene.
11. Metoden som beskrevet i krav 7, der avgjørelsen omfatter behandling av variabler inkludert et vekslingstidspunkt til utløserene.
12. Metoden som beskrevet i krav 7, der avgjørelsen omfatter å avgjøre tenntidspunkter til de bistabile utløserene.
13. Metoden som beskrevet i krav 12, der avgjørelsen omfatter å avgjøre tenntidspunkter til fire bistabile utløserer som er plassert med 90° forskyvning i forhold til hverandre.
14. Metoden som beskrives i krav 12, som i tillegg omfatter anvendelse av en algoritme for å unngå uregelmessig veksling av den bistabile utløseren ved å bruke automatiske over-og underhastighetsmodus slik at ved kragens terskel-rpm-verdier aktueres de bistabile utløserene som om kragen roterer ved en jevn hastigheten innenfor verktøyets driftsspesifikasj oner.
15. Metoden som beskrives i krav 14, der bruken omfatter bruken av grunnhullstest-modus til algoritmen som de bistabile utløserene automatisk plasseres inn i en underhastighetsmodus, der de bistabile utløserene aktueres som om verktøyet roteres ved en jevn hastighet selv om verktøyet ikke roterer.
16. Metoden som beskrevet i krav 15, der bruken omfatter bruken av over- og underhastighetsmodus for å sikre at verktøystyringen er under kontroll slik at verktøyet borer en tangens i forhold til den momentane bane ved en over- eller underhastighetshendelse.
17. Metoden som beskrevet i krav 7, som til tillegg omfatter tenning av flere utløserer for å styre en ønsket boreretning ved å manipulere det roterende, styrbare systemet.
18. Metoden som beskrevet i krav 7, der overslag omfatter bruken av en sub-algoritme som muliggjør evaluering av en overslått vinklet krageposisjon til en verktøyflateutløsers tenntidspunktalgoritme basert på behandling av kvadratursignalet til en dårlig samsvarende økning og DC-forskyvnings-magnetometertransdusere.
19. Metoden som beskrevet i krav 7, som i tillegg omfatter bruken av en kontrollalgoritme på utløserverktøyflaten som er skalerbar når det gjelder antall utløserer som er inkludert i en kontrollutløser på verktøyflaten.
20. En metode for å styre boreretningen under boring av en borebrønn som omfatter å: bruke et roterende, styrbart system med en muffe som kan artikuleres rundt et ledd for å styre boreretningen, artikulere muffen med flere utløserer, og styre hver av utløserene ved å: behandle flere parametere med en kontrollinnretning på en utløserverktøyflate der behandlingen omfatter bruken av en algoritme for å evaluere på-og-av tennvinkler på den vinklede verktøyflaten på hver av utløserene, og avgjøre tenntidspunktene til hver av utløserene for å styre en verktøyflatevinkel basert på flere parametere.
21. Metoden som beskrevet i krav 20, der behandlingen omfatter overslag av en vinklet krageposisjon og en vinklet kragehastighet.
22. Metoden som beskrevet i krav 20, som i tillegg omfatter boring at et lateralt borehull langs en ønsket bane med kontrollinnretningen på hver utløser.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35647610P | 2010-06-18 | 2010-06-18 | |
| PCT/IB2011/001481 WO2011158111A2 (en) | 2010-06-18 | 2011-04-21 | Rotary steerable tool actuator tool face control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20121247A1 true NO20121247A1 (no) | 2012-10-24 |
| NO346664B1 NO346664B1 (no) | 2022-11-21 |
Family
ID=45348665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20121247A NO346664B1 (no) | 2010-06-18 | 2011-04-21 | Roterende, styrbar verktøyutløser med verktøyflaten med kontrollinnretning |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9394745B2 (no) |
| CN (1) | CN103124828B (no) |
| AU (1) | AU2011266774B2 (no) |
| BR (1) | BR112012031215B1 (no) |
| DE (1) | DE112011102059T5 (no) |
| GB (1) | GB2503527B (no) |
| NO (1) | NO346664B1 (no) |
| WO (1) | WO2011158111A2 (no) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2408526B (en) | 2003-11-26 | 2007-10-17 | Schlumberger Holdings | Steerable drilling system |
| US8919459B2 (en) * | 2009-08-11 | 2014-12-30 | Schlumberger Technology Corporation | Control systems and methods for directional drilling utilizing the same |
| BR112012031215B1 (pt) | 2010-06-18 | 2020-04-22 | Prad Res And Development Limited Vg | método para controlar uma direção de perfuração de um sistema orientável rotativo, método de controle de uma face de ferramenta de atuador em um sistema orientável rotativo, e método de controle de uma direção de perfuração durante a perfuração de um furo de poço |
| CN102536192B (zh) * | 2012-03-15 | 2015-03-25 | 中国海洋石油总公司 | 一种井下定向动力钻具工具面动态控制系统及其控制方法 |
| US9970235B2 (en) | 2012-10-15 | 2018-05-15 | Bertrand Lacour | Rotary steerable drilling system for drilling a borehole in an earth formation |
| CN104747079B (zh) * | 2013-12-31 | 2017-02-15 | 中国石油化工集团公司 | 旋转导向工具 |
| US10221627B2 (en) | 2014-10-15 | 2019-03-05 | Schlumberger Technology Corporation | Pad in bit articulated rotary steerable system |
| CA2968952C (en) * | 2014-12-29 | 2019-07-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Mitigating stick-slip effects in rotary steerable tools |
| US9890593B2 (en) | 2015-07-02 | 2018-02-13 | Bitswave Inc. | Steerable earth boring assembly having flow tube with static seal |
| US9890592B2 (en) | 2015-07-02 | 2018-02-13 | Bitswave Inc. | Drive shaft for steerable earth boring assembly |
| US9970237B2 (en) | 2015-07-02 | 2018-05-15 | Bitswave Inc. | Steerable earth boring assembly |
| US9464482B1 (en) | 2016-01-06 | 2016-10-11 | Isodrill, Llc | Rotary steerable drilling tool |
| MX2018008275A (es) * | 2016-01-06 | 2018-09-07 | Isodrill Inc | Herramienta de perforacion orientable giratoria. |
| US10907412B2 (en) | 2016-03-31 | 2021-02-02 | Schlumberger Technology Corporation | Equipment string communication and steering |
| CN107219084B (zh) * | 2017-06-06 | 2023-05-12 | 西安石油大学 | 动态指向式旋转导向钻井工具性能测试试验台 |
| GB2565584A (en) * | 2017-08-17 | 2019-02-20 | Fibercore Ltd | Drilling system |
| CN108301768A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-20 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 一种钻井方向控制系统 |
| CN108331543A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-27 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 一种旋转导向钻井工具 |
| US12312953B2 (en) | 2021-10-21 | 2025-05-27 | Schlumberger Technology Corporation | Steering actuation methodology for a rotary steerable system |
| WO2024226303A1 (en) * | 2023-04-24 | 2024-10-31 | Schlumberger Technology Corporation | Automated control of trajectory of downhole drilling |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3743034A (en) * | 1971-05-03 | 1973-07-03 | Shell Oil Co | Steerable drill string |
| CA2002135C (en) | 1988-11-03 | 1999-02-02 | James Bain Noble | Directional drilling apparatus and method |
| GB9503829D0 (en) | 1995-02-25 | 1995-04-19 | Camco Drilling Group Ltd | "Improvememnts in or relating to steerable rotary drilling systems" |
| GB9503830D0 (en) | 1995-02-25 | 1995-04-19 | Camco Drilling Group Ltd | "Improvements in or relating to steerable rotary drilling systems" |
| GB9503828D0 (en) | 1995-02-25 | 1995-04-19 | Camco Drilling Group Ltd | "Improvements in or relating to steerable rotary drilling systems" |
| US6019180A (en) | 1997-05-05 | 2000-02-01 | Schlumberger Technology Corporation | Method for evaluating the power output of a drilling motor under downhole conditions |
| US6092610A (en) | 1998-02-05 | 2000-07-25 | Schlumberger Technology Corporation | Actively controlled rotary steerable system and method for drilling wells |
| US6438495B1 (en) | 2000-05-26 | 2002-08-20 | Schlumberger Technology Corporation | Method for predicting the directional tendency of a drilling assembly in real-time |
| US6419014B1 (en) | 2000-07-20 | 2002-07-16 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for orienting a downhole tool |
| US7188685B2 (en) * | 2001-12-19 | 2007-03-13 | Schlumberge Technology Corporation | Hybrid rotary steerable system |
| US6968909B2 (en) | 2002-03-06 | 2005-11-29 | Schlumberger Technology Corporation | Realtime control of a drilling system using the output from combination of an earth model and a drilling process model |
| GB2408526B (en) | 2003-11-26 | 2007-10-17 | Schlumberger Holdings | Steerable drilling system |
| GB2408757B (en) * | 2003-12-06 | 2006-11-15 | Schlumberger Holdings | Actuator Valve and Bias Unit |
| GB2422388B (en) * | 2005-01-20 | 2010-05-12 | Schlumberger Holdings | Bi-directional rotary steerable system actuator assembly and method |
| US7559379B2 (en) | 2005-11-21 | 2009-07-14 | Hall David R | Downhole steering |
| US7600586B2 (en) | 2006-12-15 | 2009-10-13 | Hall David R | System for steering a drill string |
| US8590636B2 (en) | 2006-04-28 | 2013-11-26 | Schlumberger Technology Corporation | Rotary steerable drilling system |
| CN101443527A (zh) | 2006-05-11 | 2009-05-27 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 用于连续油管钻井的导向系统 |
| US7798246B2 (en) | 2006-05-30 | 2010-09-21 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method to control the rotation of a downhole drill bit |
| US8118114B2 (en) | 2006-11-09 | 2012-02-21 | Smith International Inc. | Closed-loop control of rotary steerable blades |
| US7900717B2 (en) | 2006-12-04 | 2011-03-08 | Baker Hughes Incorporated | Expandable reamers for earth boring applications |
| US7610970B2 (en) | 2006-12-07 | 2009-11-03 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus for eliminating net drill bit torque and controlling drill bit walk |
| GB2450498A (en) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Schlumberger Holdings | Battery powered rotary steerable drilling system |
| US7669669B2 (en) * | 2007-07-30 | 2010-03-02 | Schlumberger Technology Corporation | Tool face sensor method |
| US7779933B2 (en) | 2008-04-30 | 2010-08-24 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for steering a drill bit |
| MX2011003997A (es) | 2008-10-14 | 2011-08-12 | Schlumberger Technology Bv | Sistema y metodo para automatizacion en linea. |
| US8919459B2 (en) | 2009-08-11 | 2014-12-30 | Schlumberger Technology Corporation | Control systems and methods for directional drilling utilizing the same |
| RU2542026C2 (ru) | 2009-10-20 | 2015-02-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способы определения особенностей пластов, осуществления навигации траекторий бурения и размещения скважин применительно к подземным буровым скважинам |
| BR112012031215B1 (pt) | 2010-06-18 | 2020-04-22 | Prad Res And Development Limited Vg | método para controlar uma direção de perfuração de um sistema orientável rotativo, método de controle de uma face de ferramenta de atuador em um sistema orientável rotativo, e método de controle de uma direção de perfuração durante a perfuração de um furo de poço |
| WO2012080810A2 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-21 | Schlumberger Technology B.V. | Measuring speed of rotation of a downhole motor |
| US8701795B2 (en) | 2011-06-29 | 2014-04-22 | Schlumberger Technology Corporation | Adjustable rotary steerable system |
-
2011
- 2011-04-21 BR BR112012031215A patent/BR112012031215B1/pt active IP Right Grant
- 2011-04-21 DE DE112011102059T patent/DE112011102059T5/de not_active Withdrawn
- 2011-04-21 NO NO20121247A patent/NO346664B1/no unknown
- 2011-04-21 AU AU2011266774A patent/AU2011266774B2/en active Active
- 2011-04-21 WO PCT/IB2011/001481 patent/WO2011158111A2/en not_active Ceased
- 2011-04-21 CN CN201180021715.XA patent/CN103124828B/zh active Active
- 2011-04-21 US US13/811,278 patent/US9394745B2/en active Active
- 2011-04-21 GB GB1218532.8A patent/GB2503527B/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011158111A2 (en) | 2011-12-22 |
| CN103124828A (zh) | 2013-05-29 |
| BR112012031215A2 (pt) | 2016-10-25 |
| AU2011266774A1 (en) | 2012-11-08 |
| BR112012031215B1 (pt) | 2020-04-22 |
| DE112011102059T5 (de) | 2013-03-28 |
| US9394745B2 (en) | 2016-07-19 |
| AU2011266774B2 (en) | 2015-01-15 |
| GB201218532D0 (en) | 2012-11-28 |
| CN103124828B (zh) | 2015-11-25 |
| GB2503527B (en) | 2017-12-13 |
| GB2503527A (en) | 2014-01-01 |
| WO2011158111A3 (en) | 2012-02-16 |
| US20130199844A1 (en) | 2013-08-08 |
| NO346664B1 (no) | 2022-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20121247A1 (no) | Roterende, styrbar verktoyutloser med verktoyflaten med kontrollinnretning | |
| US7426967B2 (en) | Rotary steerable tool including drill string rotation measurement apparatus | |
| US9464482B1 (en) | Rotary steerable drilling tool | |
| AU2016384579B2 (en) | Rotary steerable drilling tool | |
| NO309289B1 (no) | Fremgangsmåte for drift av et styrbart rotasjonsboringssystem | |
| NO340279B1 (no) | Boresammenstilling for feste til en nedre ende til et borerør, samt kontrollsystem til retningsboring | |
| US9650834B1 (en) | Downhole apparatus and method for torsional oscillation abatement | |
| US10202840B2 (en) | Steerable drilling method and system | |
| US10571884B2 (en) | Automated drilling controller including safety logic | |
| US9657561B1 (en) | Downhole power conversion and management using a dynamically variable displacement pump | |
| AU2016384580B2 (en) | Downhole power conversion and management using a dynamically adjustable variable displacement pump | |
| NO20130364A1 (no) | Styrbart avbøyningsverktøy, nedihulls styringssammenstilling og fremgangsmåte for bruk av samme | |
| BR112019011865A2 (pt) | métodos e sistemas para perfuração de furos de poço em formações de terra | |
| NO336290B1 (no) | En anordning og en fremgangsmåte for å styre anordningen. | |
| US11118407B2 (en) | Mud operated rotary steerable system with rolling housing | |
| NO338730B1 (no) | Sanntidstelemetri | |
| US10094211B2 (en) | Methods for estimating wellbore gauge and dogleg severity | |
| WO2018067273A1 (en) | Downhole apparatus and method for torsional oscillation abatement |