NO20101280L - Styringsenhet med fordelte sensorer for aktiv vibrasjonsdemping fra overflaten - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Denne oppfinnelsen vedrører borestrenger. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen anordninger og fremgangsmåter for å styre vibrasjoner i borestrengene.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Forskjellige typer borestrenger blir utplassert i et borehull for leting etter og produksjon av hydrokarboner. En borestreng omfatter i alminnelighet borerør og en bunnhullsenhet. Bunnhullsenheten kan for eksempel bli anvendt for boring, prøvetaking og logging.

[0003] Borestrengen kan bli utsatt for en rekke forskjellige krefter eller laster mens den er utplassert i borehullet. Lastene er i alminnelighet spesifikke for borehullet som bores. Siden borestrengen befinner seg inne i borehullet er det ikke mulig å se lastene, og de kan påvirke borestrengens dynamiske oppførsel. For eksempel vil lastene kunne sette borestrengen i vibrasjon. Spesielt kan vibrasjon med en resonansfrekvens forårsake kraftige vibrasjoner med store utslag.

[0004] Den umiddelbare virkningen av disse lastene kan være ukjent. Dersom lastene er ødeleggende, vil fortsatt operasjon av borestrengen kunne medføre skade eller upålitelig operasjon. I tillegg kan vibrasjoner begrense levetiden til komponenter i borestrengen.

[0005] Tradisjonelt blir boreprosessen styrt av en boreoperatør eller boremann-skap. Boremannskapet støtter seg på sin erfaring for å styre vibrasjoner i borestrengen. Hvert enkelt borehull presenterer imidlertid sine egne utfordringer, og erfaring alene er ikke nødvendigvis tilstrekkelig til å hindre skadelige vibrasjoner i ethvert tilfelle.

[0006] Det er derfor behov for metoder for å styre vibrasjoner i en borestreng.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0007] Det beskrives her en utførelsesform av en anordning for å styre vibrasjon av en borestreng, der anordningen omfatter: flere sensorer i operativ kommunikasjon med borestrengen; og en styringsenhet i operativ kommunikasjon med de flere sensorene, der styringsenheten kan bli koblet til en borestreng-drivanordning og er i stand til å mate ut et signal til borestreng-drivanordningen for å styre vibrasjonen av borestrengen.

[0008] Det beskrives også en utførelsesform av et system for å styre vibrasjon av en borestreng, der systemet omfatter: en borestreng; en borestreng-drivanordning i operativ kommunikasjon med borestrengen; flere sensorer i operativ kommunikasjon med borestrengen; og en styringsenhet i operativ kommunikasjon med de flere sensorene, der styringsenheten kan bli koblet til en borestreng-drivanordning og er i stand til å mate ut et signal til borestreng-drivanordningen for å styre vibrasjonen av borestrengen.

[0009] Videre beskrives et eksempel på en fremgangsmåte for å styre vibrasjon av en borestreng, der fremgangsmåten omfatter det å: motta en måling fra minst én sensor av flere sensorer som er følsomme for vibrasjon; og sende ut et signal fra en styringsenhet til en borestreng-drivanordning for å styre vibrasjonen av borestrengen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Gjenstanden, som anses som oppfinnelsen, er spesifikt angitt og krevet beskyttelse for i kravene som følger beskrivelsen. De ovennevnte og andre trekk og fordeler med oppfinnelsen vil tydeliggjøres av den følgende detaljerte beskrivelsen sett sammen med de vedlagte tegningene, der like elementer er gitt like henvisningstall, og der: Figur 1 er et eksempel på utførelse av en borestreng anordnet i et borehull som krysser gjennom jorden;

Figur 2 viser aspekter ved en aktiv vibrasjonsstyringsanordning; og

Figur 3 viser et eksempel på en fremgangsmåte for å styre vibrasjoner i borestrengen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

[0011] Det beskrives eksempler på teknikker for å styre oscillasjoner eller vibrasjoner i en borestreng. Teknikkene, som omfatter systemer og fremgangsmåter, anvender sensorer for å måle en rekke forskjellige parametere i tilknytning til vibrasjonene. Parametrene blir matet inn til en styringsenhet som styrer driften av borestrengen. Forskjellige reguleringsstrukturer blir anvendt for å optimalisere kompensering for eller dempning av vibrasjonene.

[0012] For å lette beskrivelsen vil utvalgte definisjoner bli presentert for bruk i denne beskrivelsen. Med en "borestreng" menes minst én av borerør og en bunnhullsenhet. I alminnelighet omfatter borestrengen en kombinasjon av borerøret og bunnhullsenheten. Bunnhullsenheten kan være en borkrone, en prøvetakingsanordning, en loggeanordning eller en annen anordning for å utføre andre funksjoner nede i brønnhullet. Som ett eksempel kan bunnhullsenheten være et vektrør som inneholder en måling-under-boring-(MWD)-anordning. Med "vibrasjon" menes oscillasjoner eller vibrerende bevegelse av borestrengen. Vibrasjon kan omfatte vibrasjoner ved en resonansfrekvens for borestrengen. Vibrasjon kan oppstå med én eller flere frekvenser og på ett eller flere steder på borestrengen. For eksempel kan det ett sted på borestrengen oppstå en vibrasjon med én frekvens, og på et annet sted kan det oppstå en annen vibrasjon med en annen frekvens. Med å "styre vibrasjonen" menes å gi en innmating til en anordning eller et system som betjener borestrengen for minst én av å redusere vibrasjonsutslaget eller endre vibrasjonsfrekvensen. Med "knekking" menes en deformasjon av borestrengen som følge av at borestrengen ikke er i stand til å understøtte en påført kraft. Begrepet "fastkiling" vedrører en last påført på borestrengen av formasjonen som gjør at borestrengen ikke kan beveges med normal kraft.

[0013] Med et "distribuert sensorsystem" menes flere sensorer fordelt på/inne i borestrengen eller operativt tilknyttet borestrengen. Det distribuerte sensorsystemet måler parametere knyttet til borestrengen. Ikke-begrensende eksempler på målinger som utføres av sensorene omfatter akselerasjoner, hastigheter, avstander, vinkler, krefter, momenter, temperaturer, trykk og vibrasjoner. Ettersom disse sensorene er kjent for fagmannen, er de ikke beskrevet i detalj her. Som ett eksempel på fordeling av sensorer kan sensorene være fordelt over en borestreng og et verktøy (så som en borkrone) ved bunnen av borestrengen. I tillegg kan sensorene være fordelt på en del av borestrengen som ikke befinner seg i borehullet.

[0014] Med en "styringsenhet" menes en styringsenhet med minst én innmating og minst én utmating. Ikke-begrensende eksempler på typen styring som utøves av styringsenheten omfatter proporsjonal regulering, integralregulering, differensialregulering, modellbasert regulering, observatør-basert regulering og tilstandsrom-regulering. Ett eksempel på en observatør-basert styringsenhet er en styringsenhet som anvender en observatør-algoritme for å estimere interne tilstander i borestrengen ved hjelp av innmatede og utmatede målinger som ikke måler den interne tilstanden. I noen tilfeller kan styringsenheten lære av målingene innhentet fra det distribuerte styringssystemet for å optimalisere en reguleringsstrategi. Begrepet "observerbar" vedrører utførelse av én eller flere målinger av parametere knyttet til bevegelsen av borestrengen, omfattende statiske parametere, der målingene gjør det mulig for en matematisk modell eller en algoritme å estimere andre parametere for borestrengen som ikke er målt. Begrepet "tilstand" vedrører et sett av parametere som anvendes for å beskrive borestrengen på et gitt tidspunkt.

[0015] Med en "borestreng-drivanordning" menes apparatet eller systemet som anvendes for å drive borestrengen. Ikke-begrensende eksempler på en borestreng-drivanordning omfatter et "kroksystem" for å holde borestrengen, en "rotasjonsanordning" for å rotere borestrengen og en "slampumpe" for å pumpe boreslam gjennom borestrengen. Begrepet "oppførsel" vedrører minst én av et forhold ved borestrengen, bevegelse eller endring i bevegelsen av borestrengen og en reaksjon på en eksitasjon eller kraft påført på borestrengen.

[0016] I figur 1 er et forenklet eksempel på en borestreng 10 vist anordnet i et borehull 2 som krysser gjennom jorden 9. Et distribuert sensorsystem (DSS - Distributed Sensor System) 4 er vist anordnet på borestrengen 10.1 utførelses-formen i figur 1 omfatter DSS-systemet 4 flere sensorer 5. Sensorene 5 innhenter målinger i tilknytning til bevegelsen av borestrengen 10. Sensorene 5 er i alminnelighet koblet til en elektronikkenhet 6 nede i hullet. Nedihulls-elektronikkenheten 6 mottar data 8 (dvs. målingene) fra sensorene 5 og sender dataene 8 til en styringsenhet 7. Dataene 8 omfatter målinger fra sensorene 5.1 noen utførelses-former kan nedihulls-elektronikkenheten 6 multiplekse dataene for overføring til styringsenheten 7. Styringsenheten 7 kan befinne seg minst én av på jordoverflaten 9 som vist i figur 1 eller i borehullet 2. Videre kan styringsenheten 7 mulig-gjøre distribuert styring ved at den er fordelt med sensorene 5. Forskjellige metoder kan bli anvendt for å sende dataene 8 til styringsenheten 7, så som slampuls-telemetri, elektromagnetisk telemetri, akustisk telemetri eller "kabeltrukne rør".

[0017] I én utførelsesform med kabeltrukne rør er borerør-andelen av borestrengen 10 modifisert til å omfatte en bredbåndskabel beskyttet av en forsterket stålkappe. Ved enden av hvert borerør er det en induksjonsspole, som bidrar til kommunikasjon mellom to borerør. I denne utførelsesformen anvendes bredbåndskabelen for å sende dataene 8 til styringsenheten 7. Omtrent hver 500. meter er en signalforsterker anordnet i operativ kommunikasjon med bredbåndskabelen for å forsterke dataene for å kompensere for signaltap. Styringsenheten 7 mottar dataene 8 fra borerøret ved jordoverflaten 9 i nærheten av borehullet 2 eller et annet ønsket, fjernt sted.

[0018] Ett eksempel på kabeltrukket rør er INTELLIPIPE®, alminnelig tilgjengelig fra Intellipipe i Provo, Utah, en avdeling av Grant Prideco. Intellipipe har dataoverføringshastigheter fra 57 tusen bit per sekund til én million bit per sekund.

[0019] Kabeltrukket rør er ett eksempel på høyhastighets dataoverføring. Høyhastighets dataoverføring muliggjør samplingsrater av de dynamiske parametrene på opptil 200 Hz eller høyere der hvert sample blir sendt til jordoverflaten 9. Som følge av denne høyhastighets dataoverføringen kan en mange sensorer 5 bli anvendt for å måle parametrene vedrørende borestrengen 10 og mate dem inn til styringsenheten 7.

[0020] Forskjellige utførelser av det distribuerte sensorsystemet 4 kan anvendes. For eksempel omfatter utførelsesformen i figur 1 de flere sensorene 5, mens andre utførelsesformer kan anvende én sensor 5. Som et annet eksempel omfatter utførelsesformen i figur 1 nedihulls-elektronikkenheten 6, mens andre utførelsesformer ikke trenger å anvende nedihulls-elektronikkenheten 6, idet sensorene 5 kan sende dataene 8 direkte til styringsenheten 7.

[0021] Styringsenheten 7 kan omfatte et datamaskinbasert prosesseringssystem. Eksempler på komponenter i det datamaskinbaserte prosesseringssystemet omfatter, uten begrensning, minst én prosessor, lagre, minne, innmatingsanordninger, utmatingsanordninger og liknende. Ettersom disse komponentene er kjente for fagmannen, er de ikke vist i detalj her.

[0022] Generelt reduserer noen av idéene her seg til en algoritme som er lagret på maskinlesbare medier. Algoritmen implementeres av det datamaskinbaserte prosesseringssystemet, og gir operatører ønsket utmating.

[0023] Figur 1 viser et kroksystem 11, en rotasjonsanordning 12 og et slampumpesystem 17. Rotasjonsanordningen 12 kan være en hvilken som helst anordning for å dreie eller rotere borestrengen 10. Eksempler på rotasjonsanordning 12 omfatter et "rotasjonsbord" og et "toppdrevet rotasjonssystem". Minst én av dreiemoment og rotasjonshastighet kan bli justert med rotasjonsanordningen 12. Kroksystemet 11 bli anvendt for å støtte borestrengen 10. Når det toppdrevne rotasjonssystemet anvendes, kan kroksystemet 11 bli anvendt for å støtte dette systemet, som i sin tur støtter borestrengen 10. Kraften som blir påført av kroksystemet 11 på borestrengen 10 er justerbar. Slampumpesystemet 17 pumper boreslam gjennom borestrengen 10. Hjelpekomponenter så som reguleringsventiler kan være innlemmet i slampumpesystemet 17. Minst én av slampumpehastighet og reguleringsventil-innstillinger kan bli justert for å regulere slamstrømningsmengden. I henhold til teknikkene vist her kan kroksystemet 11 motta et krokstyresignal 13 fra styringsenheten 7 for å styre kraften. Tilsvarende mottar rotasjonsanordningen 12 et rotasjonsanordning-styresignal 16 fra styringsenheten 7 for å styre minst én av dreiemoment og rotasjonshastighet; og slampumpesystemet 17 mottar et slampumpe-styresignal 18 fra styringsenheten 7 for å styre

slamstrømningsmengden.

[0024] I utførelsesformen i figur 1 er en aktiv vibrasjonsstyringsanordning 14 anordnet på borestrengen 10 i borehullet 2. Figur 2 viser aspekter ved den aktive vibrasjonsstyringsanordningen 14. Med henvisning til figur 2 mottar den aktive vibrasjonsstyringsanordningen 14 et vibrasjonsstyringsanordning-signal 15 fra styringsenheten 7 via det kabeltrukkede røret 20 for å styre vibrasjon av borestrengen 10. Det kabeltrukkede røret 20 omfatter ledere 21 for å sende dataene 8 til styringsenheten 7 og for å sende vibrasjonsstyringsanordning-signalet 15 til vibrasjonsstyringsanordningen 14.1 én utførelsesform mater den aktive vibrasjonsstyringsanordningen 14 ut minst ett vibrasjonsstyringselement 22 fra anordningen 14 til veggen i borehullet 2 for å styre vibrasjonen. Anordningen 14 kan omfatte en vibrasjonsdemperanordning så som en hydraulisk støtdemper og vibrasjonsdempende materialer som kan presses sammen eller utvides for å dempe vibrasjoner.

[0025] Styringsenheten 7 kan muliggjøre minst én av proporsjonal regulering, integralregulering, differensialregulering, modellbasert regulering, observatør-basert regulering og tilstandsrom-regulering. Minst én innmating og én utmating er omfattet i styringsenheten 7.

[0026] I en annen utførelsesform kan styringsenheten 7 omfatte en MIMO-(Multiple Input-Multiple Output)-styringsenhet. MIMO-styringsenheten omfatter generelt en matematisk modell eller algoritme som mottar målinger fra de flere sensorene 5. Algoritmen kan utføre flere funksjoner ved hjelp av målingene. For eksempel kan algoritmen evaluere forskjellige målinger og tillegge en vekt til hver måling for bruk til å bestemme et optimalt styresignal (for eksempel for minst én av krokstyresignalet 13, rotasjonsanordning-styresignalet 16, slampumpe-styresignalet 18 og vibrasjonsstyringsanordning-signalet 15). Denne differensieringen av målinger ved vekting kan anvendes for å øke prosesseringshastigheten til styringsenheten 7 fordi styringsenheten 7 ikke vil måtte anvende alle målingene for å bestemme det optimale styresignalet. Avhengig av utførelsen av algoritmen kan algoritmen jobbe i tidsdomenet eller frekvensdomenet.

[0027] En annen funksjon MIMO-styringsenheten kan utføre er forfining av den matematiske modellen eller algoritmen. En forfiningsalgoritme kan bli anvendt for å optimalisere reguleringsalgoritmen som anvendes for å tilveiebringe vibrasjonsstyring. Reguleringsalgoritmen anvender likninger for å modellere oppførselen til borestrengen 10. Likningene omfatter i alminnelighet matematiske parametere som kan bli justert basert på dataene 8 ved hjelp av regresjonsanalyse, som for eksempel minste kvadraters metode. Regresjonsanalyse anvendes for å modellere numeriske data oppnådd fra observasjoner (så som dataene 8) ved å justere de matematiske parametrene for å få en optimal tilpasning av dataene. Med minste kvadraters metode svarer den optimale tilpasningen til de matematiske parametrene som gir den laveste verdien for summen av kvadratene av differansen mellom de observerte verdiene og de modellerte verdiene.

[0028] MIMO-styringsenheten kan også bli anvendt for å identifisere kritiske hendelser under boreprosessen ved å anvende forskjellige

signalbehandlingsmetoder. Metodene omfatter bruk av minst ett båndpassfilter for å dele inn dataene 8 i forskjellige frekvensområder. Metodene kan omfatte mottak av vibrasjonsmålinger fra sensorer 5 anordnet på en borestreng-drivanordning. Båndpassfilteret kan bli anvendt for å isolere eksitasjonsvibrasjonene forårsaket av borestreng-drivanordningen (så som minst én av kroksystemet 11, rotasjonsanordningen 12 og slampumpesystemet 17) fra vibrasjonene målt på borestrengen 10. På den måten kan MIMO-styringsenheten kompensere for eksitasjonsvibrasjonene og kvantifisere resonante vibrasjonfrekvenser. I tillegg kan MIMO-styringsenheten identifisere brønnegenskaper og parametere for borestrengen 10 så som masse, elastisitet, slamdempningsfaktor, borestrengens treghet og friksjonstap. Alternativt kan MIMO-styringsenheten anvende minst én av disse brønnegenskapene og parametrene som innmating for å bestemme en

annen brønnegenskap eller parameter. Én fordel med MIMO-styringsenheten er at ved å identifisere disse egenskapene og borestrengparametrene, styringsenheten 7 og boreprosessen kan bli tilpasset til spesifikke miljøforhold.

[0029] Identifiseringsprosessen kan anvende en observatør-algoritme for å estimere tilstander ved borestrengen 10 som ikke blir målt av sensorene 5. Et eksempel på en tilstand som ikke måles er en akselerasjon av en seksjon av borestrengen 10 som ikke blir målt av det distribuerte sensorsystemet 4. Tilstandene kan representere en hvilken som helst variabel som ikke blir målt av det distribuerte sensorsystemet 4. Observatør-algoritmen krever at antallet sensorer 5, typen sensorer 5 og plasseringen av sensorene 5 er slik at borestrengen 10 er observerbar med hensyn til trekkene som skal identifiseres. For lineære systemer omfatter eksempler på observatør-algoritmen et Kalman-filter og en Luenberger-observatør. For ikkelineære systemer omfatter eksempler på observatør-algoritme et utvidet Kalman-filter og et unscented Kalman-filter. Det utvidede Kalman-filteret konverterer alle ikkelineære modeller til lineære modeller slik at det tradisjonelle Kalman-filteret kan anvendes. For sterkt ikkelineære systemer gir i alminnelighet et unscented Kalman-filter mer nøyaktige estimater enn det utvidede Kalman-filteret.

[0030] I én utførelsesform av MIMO-styringsenheten omfatter MIMO-styringsenheten flere observatør-algoritmer eller filtre, der hver algoritme eller hvert filter blir anvendt for en egen oppgave. Når MIMO-styringsenheten anvender flere filtre, kan målinger i dataene 8 bli gruppert etter oppgave. Bruk av flere filtre og gruppering av målingene kan muliggjøre raskere styring og prosessering av styringsenheten 7 som innbefatter MIMO-styringsenheten.

[0031] Én fordel med å anvende den raskere styringen og prosesseringen er at en blir i stand til å styre borestrengen 10 innenfor et akseptabelt stabilitetsområde når full dempning av oscillasjoner av borestrengen 10 ikke er mulig. Innenfor det akseptable stabilitetsområdet forekommer det oscillasjoner i borestrengen 10, men oscillasjonenes amplitude fører ikke til skade på borestrengen 10.

[0032] Funksjonene til SISO-styringsenheten og MIMO-styringsenheten beskrevet over kan bli innlemmet hver for seg eller sammen i styringsenheten 7.

[0033] Observatør-algoritmen kan bli kjørt i "sanntid" for å besørge sanntids styring av vibrasjoner i borestrengen 10. Med generering av dataene 8 i "sanntid" menes her generering av dataene 8 med en hastighet som er anvendelig eller tilstrekkelig til å muliggjøre styring av vibrasjonene i borestrengen 10. Følgelig må det forstås at "sanntid" skal sees i sammenheng, og ikke nødvendigvis angir øyeblikkelig bestemmelse av dataene 8 eller øyeblikksstyring av borestrengen 10, og gir heller ingen andre antydninger vedrørende den tidsmessige hyppigheten ved datainnsamling og beslutningstaking.

[0034] En høy grad av kvalitetsstyring over dataene 8 kan realiseres ved gjennomføring av idéene her. For eksempel kan kvalitetsstyring oppnås ved hjelp av kjente metoder for iterativ behandling og datasammenlikning. Følgelig forutsettes det at ytterligere korrigeringsfaktorer og andre aspekter for sanntidsbehandling vil kunne anvendes. Brukeren kan tjenlig anvende en ønsket kvalitetsstyringstoleranse på dataene 8, og således foreta en avveining mellom hurtighet i bestemmelse av dataene og graden av kvalitet i dataene 8.

[0035] Figur 3 viser ett eksempel på en fremgangsmåte 30 for å styre vibrasjon av borestrengen 10. Fremgangsmåten 30 omfatter det å (trinn 31) motta en måling fra minst én sensor av de flere sensorene 5 operativt tilknyttet borestrengen 10. Videre omfatter fremgangsmåten 30 det å (trinn 32) sende et signal fra styringsenheten 7 til borestreng-drivanordningen for å styre vibrasjonen av borestrengen.

[0036] I støtte for idéene her kan forskjellige analysekomponenter anvendes, omfattende digitale og/eller analoge systemer. De digitale og/eller analoge systemene kan for eksempel være omfattet i nedihulls-elektronikkenheten 6 eller styringsenheten 7. Systemet kan omfatte komponenter så som en prosessor, en analog-til-digital-konverter, digital-til-analog-konverter, lagringsmedier, minne, innmating, utmating, kommunikasjonsforbindelse (kabelbasert, trådløs, pulsert slam, optisk eller annet), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (så som resistorer, kondensatorer, induktorer og annet) for å muliggjøre bruk av og analyse med anordningene og fremgangsmåtene beskrevet her på hvilke som helst av flere mulige måter velkjent for fagmannen. Det anses at idéene kan, men ikke trenger bli realisert i forbindelse med et sett av datamaskin-eksekverbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, omfattende minne (ROM, RAM), optiske (CD-ROM) eller magnetiske (disketter, harddisker) eller hvilke som helst andre typer platelagre, som når de blir eksekvert bevirker en datamaskin til å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for betjening av utstyr, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som anses som relevante av en utvikler, eier eller bruker av systemet, eller annet slikt personell, i tillegg til funksjonene beskrevet her.

[0037] Videre kan forskjellige andre komponenter innlemmes og bli anvendt for å muliggjøre aspekter ved idéene her. For eksempel kan en kraftforsyning (f.eks. minst én av en generator, en fjernforsyning og et batteri), kjølekomponent, oppvarmingskomponent, drivende kraft (så som en translatorisk kraft, fremdriftskraft eller rotasjonskraft), digital signalprosessor, analog signalprosessor, sensor, magnet, antenne, sender, mottaker, sender/mottaker-enhet, styringsenhet, optisk enhet, elektrisk enhet eller elektromekanisk enhet innlemmes i støtte for de forskjellige aspektene angitt her eller i støtte for andre funksjoner utover denne beskrivelsen.

[0038] Elementer i utførelsesformene er introdusert med bruk av bestemte og ubestemte entallsformer. Entallsformene er ment å bety at det er ett eller flere av elementene. Ordene "omfatter", "har", "med" og tilsvarende er ment å være inkluderende, slik at det kan være ytterligere elementer utover de angitte elementene. Ordet "eller", når det er anvendt med en liste med minst to elementer, er ment å bety hvilket som helst av elementene eller en hvilken som helst kombinasjon av elementene.

[0039] Det vil sees at de forskjellige komponenter eller teknologier kan tilveiebringe bestemte nødvendige eller nyttige funksjoner eller trekk. Disse funksjonene og trekkene, som kan være nødvendige i støtte for de vedføyde kravene og variasjoner av disse, gjenkjennes således som naturlig omfattet som en del av idéene her og en del av den beskrevne oppfinnelsen.

[0040] Selv om oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med eksempler på utførelser, vil det forstås at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan bli anvendt i stedet for elementer i disse uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme. I tillegg vil mange modifikasjoner sees for å tilpasse gitte instrumenter, scenarier eller materialer til idéene ifølge oppfinnelsen uten å fjerne seg fra dennes ramme. Det er derfor meningen at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den konkrete utførelsesformen beskrevet som den forventet beste måte å realisere denne oppfinnelsen, men at oppfinnelsen skal omfatte alle utførelsesformer som faller innenfor rammen til de vedføyde kravene.

Claims (25)

1. Anordning for å styre en vibrasjon i en borestreng, der anordningen omfatter: flere sensorer i operativ kommunikasjon med borestrengen; og en styringsenhet i operativ kommunikasjon med de flere sensorene, der styringsenheten kan bli koblet til en borestreng-drivanordning og er i stand til å mate ut et signal til borestreng-drivanordningen for å styre vibrasjonen av borestrengen.

2. Anordning ifølge krav 1, der borestreng-drivanordningen er minst én av et kroksystem for å støtte borestrengen, en rotasjonsanordning for å rotere borestrengen og en slampumpe i operativ kommunikasjon med borestrengen.

3. Anordning ifølge krav 1, der sensorene er følsomme for minst én av kraft, moment, akselerasjon, spenning, tøyning, hastighet, avstand, vinkel, trykk, temperatur og vibrasjon.

4. Anordning ifølge krav 1, der signalet omfatter en verdi for minst én av: (a) en kraft som skal påføres på borestrengen; (b) et dreiemoment som skal påføres på borestrengen; (c) en rotasjonshastighet som borestrengen skal roteres med; og en slamstrømningsmengde.

5. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter minst én av: (a) proporsjonal regulering; (b) integralregulering; (c) differensialregulering; (d) modellbasert regulering; (e) observatørbasert prediktiv regulering; og (f) tilstandsrom-regulering.

6. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter en algoritme for å modellere en oppførsel for borestrengen.

7. Anordning ifølge krav 6, der algoritmen minst én av bestemmer og anvender minst én av borestrengens masse, borestrengens elastisitet, en slamdempningsfaktor som påvirker borestrengen, borestrengens treghet og friksjonstap.

8. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter en observatør-algoritme.

9. Anordning ifølge krav 8, der observatør-algoritmen omfatter minst én av et Kalman-filter, et utvidet Kalman-filter, et unscented Kalman-filter og en Luenberger-observatør.

10. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter en algoritme og en parameterforfiningsalgoritme for å oppdatere en parameter i algoritmen med bruk av minst én måling fra minst én sensor.

11. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter minst to båndpass-filtre, der hvert filter tilveiebringer et frekvensområde som er forskjellig fra det andre filteret.

12. Anordning ifølge krav 1, der et sett av sensorer blant de flere sensorene er anordnet langs borestrengen.

13. Anordning ifølge krav 1, der styringsenheten omfatter et båndpassfilter for å identifisere eksitasjonsvibrasjon fra borestreng-drivanordningen.

14. System for å styre vibrasjon av en borestreng, der systemet omfatter: (a) en borestreng; (b) en borestreng-drivanordning i operativ kommunikasjon med borestrengen; (c) flere sensorer i operativ kommunikasjon med borestrengen; og (d) en styringsenhet i operativ kommunikasjon med de flere sensorene, der styringsenheten kan bli koblet til borestreng-drivanordningen og er i stand til å mate ut et signal til borestreng-drivanordningen for å styre vibrasjonen av borestrengen.

15. System ifølge krav 14, videre omfattende en aktiv vibrasjonsstyringsanordning anordnet på borestrengen, der den aktive vibrasjonsstyringsanordningen står i operativ kommunikasjon med styringsenheten.

16. System ifølge krav 14, der sensorene er følsomme for minst én av kraft, moment, akselerasjon, spenning, tøyning, hastighet, avstand, vinkel, trykk, temperatur og vibrasjon.

17. Fremgangsmåte for å styre vibrasjon av en borestreng, der fremgangsmåten omfatter det å: motta en måling fra minst én sensor blant flere sensorer i operativ kommunikasjon med borestrengen; og sende ut et signal fra en styringsenhet til en borestreng-drivanordning for å styre vibrasjonen av borestrengen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende det å sende signalet til en aktiv vibrasjonsstyringsanordning anordnet på borestrengen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der målingen omfatter minst én av kraft, moment, akselerasjon, spenning, tøyning, hastighet, avstand, vinkel, trykk, temperatur og vibrasjon.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende det å estimere en tilstand ved borestrengen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, videre omfattende det å identifisere minst én av knekking og fastkiling av borestrengen.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 20, videre omfattende det å bestemme minst én av borestrengens masse, borestrengens elastisitet, en slamdempingsfaktor som påvirker borestrengen, borestrengens treghet og friksjonstap.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende det å redefinere parametere i en algoritme i styringsenheten med bruk av målingen.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 17, videre omfattende det å sortere målinger fra sensorene i grupper.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der fremgangsmåten utføres av maskin-eksekverbare instruksjoner lagret på maskinlesbare medier.