NO333810B1

NO333810B1 - Anordning og fremgangsmåte for energigenerering nede i et borehull

Info

Publication number: NO333810B1
Application number: NO20081634A
Authority: NO
Inventors: Baard Martin Tinnen; Haavar Soertveit
Original assignee: Well Technology As
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2013-09-23
Also published as: ATE540196T1; WO2009123466A1; US8786113B2; US20110049901A1; EP2276908B1; NO20081634L; EP2276908A1

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrisitetsenergi genererende nedihullsanordning (105) og en fremgangsmåte for å omforme energi fra en fluidstrøm (107) som passerer anordningen (105), omfattende i det minste én vibrerende sammenstilling ( 250) som påvirkes av fluidstrømmen (107) til å oscillere, hvilken vibrerende sammenstilling (250) innbefatter et langstrakt legeme ( 206) som har lengdeakse som er innrettet ikke parallelt med fluidstrømmen (107), et stivt legeme (205) som forbinder det langstrakte legeme (206) med et parti av anordningen plassert nedstrøms for nevnte langstrakte legeme (206), i det minste én energihøster (203) som påvirkes av den vibrerende sammenstillingen (250), hvor den energigenererende anordning (105) er forsynt med middel til å påvirke den vibrerende sammenstillings (250) svingningsfrekvens.

Description

ANORDNING OG FREMGANGSMÅTE FOR ENERGIGENERERING NEDE I ET BO-REHULL

Denne oppfinnelse vedrører et system og en fremgangsmåte knyttet til lokal generering av energi til nedihullsverktøyer og -anordninger som brukes i tilknytning til brønner for produksjon av hydrokarboner.

Brønner for produksjon av hydrokarboner blir utformet på en rekke forskjellige måter, avhengig av mange innvirkende faktorer. Slike faktorer innbefatter produksjonskarakteristika, sikkerhet, brønnservice, installasjons- og rekomplette-ringshensyn, krav til overvåkning og styring nede i borehullet og inndeling av produserende soner i atskilte seksjoner.

Videre, etter som brønner aldres, blir det vanligvis utført service på dem med jevne mellomrom ved bruk av i og for seg kjente teknikker.

Mest alminnelig blir det benyttet intervensjonsservicer som f.eks. med kabel og kveilrør. Servicen ville for eksempel kunne gjennomføres for datafangstformål, for soneisolering eller åpning for produksjon fra nye soner, for sonestimule-ring, for fjerning av saltavleiringer eller for å reparere lekkasjer i brønnens rør.

Vanlige brønnkomponenter, som f.eks. plugger og pakninger for isolasjonsformål, ventiler som f.eks. strømningsregulerings- ventiler eller strupeventiler, datafangstinnretninger som f.eks. trykk-, temperatur-, strømningsmengde- og strømnings-sammensetningsmålere, kan benyttes sammen med en brønn, enten som en del av brønnkompletteringen (idet de innbefattes som en del av brønnens rør) eller som intervensjonsverktøyer (brukt ved intervensjon i brønnen og i noen tilfeller etter-latt i brønnen, permanent eller langvarig, festet til brann-røret ved bruk av i og for seg kjente teknikker).

Installeringen av produksjonsrøret, herunder et utvalg av komponentene beskrevet ovenfor, og brønnhodet blir omtalt som å komplettere brønnen. Mange av anordningene beskrevet ovenfor kan installeres som en integrert del av brønnkomplette-ringen (rør). I mange tilfeller kan et utvalg av nevnte anordninger fjernstyres via styringsledninger (hydrauliske eller elektriske ledninger). Slike styringsledninger kan være hydrauliske og/eller elektriske og/eller fiberoptiske ledninger som strekker seg helt fra reservoarseksjonen(e) i en brønn og til overflaten.

Utvikling av oljebrønner har medført fremgangsmåter og brønn-utforminger så som flersidige brønner og sideboringer og smartbrønnskompletteringer. En flersidig brønn er en brønn med flere "grener" i form av borede borehuller som har hoved-boringen som utgangspunkt. Fremgangsmåtene muliggjør uttap-ping av et stort reservoarområde ved hjelp av én brønn. En sideboringsbrønn er typisk en eldre produksjonsbrønn som blir brukt som utgangspunkt for boring av én/flere ny(e) boring (er) . Følgelig behøver bare bunnseksjonen av det nye produksjons intervall bores, og det spares derfor tid og kostnader.

Smartbrønnskompletteringer blir typisk anvendt i brønner med flere produksjons- og/eller injeksjonssoner og/eller brønner med flere boringer (dvs. flersidige brønner). Nevnte smart- brønnskompletteringer omfatter vanligvis en serie overvåkingssystemer og/eller ventiler som inngår som integrerte deler av produksjonsrøret, for å overvåke og styre produksjon fra hvert produksjonsintervall i brønnen eller injeksjon i hvert injeksjonsintervall i brønnen. Smartbrønnsovervåkings-systemer og -ventiler blir vanligvis fjernstyrt via hydrauliske og/eller elektriske (og i noen tilfeller delvis fiberoptiske) kommunikasjonsledninger som strekker seg helt fra reservoarseksjonen(e) i en brønn og til overflaten. Som en reserveløsning, kan smartbrønnsventiler også ofte manipuleres gjennom en interveneringsoperasjon (som f.eks. med kveilrør, kabel, eller ståltråd (såkalt slickline)) dersom fjernaktive-ringssystemene av en eller annen grunn ikke skulle fungere. Smartbrønnsventiler kan omfatte av/på-ventiler (dvs. enten helt åpne eller helt stengt) så vel som strupinger med varia-bel åpning.

Nye brønnutforminger, så som dem beskrevet ovenfor, har i en rekke tilfeller medført en ny utfordring i form av utilgjengelige områder i brønnen. Dette kan særlig gjelde flersidige brønner og sideboringsbrønner. Det blir vanligvis vurdert som ikke-ønskelig å foreta intervensjoner i en brønns sidegrener da faren for å sette seg fast i møtepunktet mellom grener og/eller påføre andre typer skade på brønnen, blir oppfattet som en for stor risiko. Pr. i dag er det i de fleste tilfeller heller ikke mulig å føre styringsledninger inn i grener i en brønn. Som en følge av dette er målings- og styringsoppga-ver i grenbrønner vanligvis begrenset til områder hvor grenen kommer inn i brønnens hovedboring, og kan vanligvis ikke ut-føres inne i selve grenen(e).

Et annet eksempel på utilgjengelighet knyttet til brønnseg-menter er undersjøiske brønner, hvor brønnhodene befinner seg på havbunnen. Her er intervensjoner slik som datafangst- el ler barriereinstallasjonsarbeid sjeldsynt på grunn av lav tilgjengelighet og høye kostnader knyttet til nødvendige bo-rerigger eller intervensjonsfartøyer som må mobiliseres for arbeidet.

I tillegg til problemet med utilgjengelige brønner og/eller områder i brønner, kan flere andre faktorer tilføre utfordringer ved driften av brønnutstyr. Slike faktorer innbefatter produksjonsavfalls-/fyllmateriale, korrosjon, avleiringer (saltavsetninger) og skade på styringsledninger og lednings-koplinger. For eksempel kan produksjonsavfall så som sand, (salt)avleiringspartikler eller stålfragmenter fra bore- eller perforeringsoperasjoner avsette seg oppå intervensjons-plugger og gjøre det meget vanskelig å hente disse ut etter bruk. Avleiring og korrosjon på selve pluggen kan forårsake lignende problemer.

Kort sagt finnes det en rekke mulige scenarioer som medfører utilgjengelighet til eller ikke-drivmulighet for nedihulls-verktøymontasjer som er nødvendige for viktig arbeid i brøn-ner knyttet til olje- og gassproduksjon.

For å løse nevnte problemer knyttet til tilgjengelighet og/eller drift av brønnkomponentene beskrevet ovenfor, dukker det opp nye, autonome systemer og fremgangsmåter knyttet til plugger, pakninger, ventiler og overvåkingssystemer. Videre er det alminnelig at nevnte autonome systemer bruker trådløse kommunikasjonsmetoder for kommunikasjon med styringssystemer plassert på jordens overflate eller ved kommunikasjonsnoder plassert annetsteds i eller på brønnene.

Det er under utvikling flere systemer som muliggjør trådløs kommunikasjon i brønner knyttet til produksjon av hydrokarboner. Ett slikt trådløst system og fremgangsmåte blir forklart detaljert i patentsøknadene NO 20044338 og NO 20044339, til- hørende denne patentsøknads søker. Videre beskriver patentsøknaden NO 20061275, som også tilhører denne patentsøknads søker, en alternativ trådløs kommunikasjonsteknikk og tilknyttede anvendelser.

En begrensning ved autonom og/eller trådløst basert nedihull-sanvendelse er tilveiebringelsen av kraft for drift av systemet, da alle autonome anordninger er avhengige av lokal kraftforsyning for å kunne drives ordentlig.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt lokal generering av elektrisk kraft nede i borehullet og nærmere bestemt, i en foretrukket utførelsesform beskrevet i dette skrift, en kraftgenerator basert på prinsipper for strømningsindusert vibrasjon.

For å forsyne trådløse nedihullstelemetrisystemer og autonome anordninger med energi, er det alminnelig akseptert å benytte ikke-oppladbare batterier. Slike batterier medfører imidlertid flere utfordringer som begrenser den mulige bruk av tråd-løs telemetri og autonome anordninger: Ikke-oppladbare batterier lider av et fenomen som blir omtalt som "selvutlading". Selvutlading er et naturlig fenomen ved et kjemisk system, definert som den elektriske kapasitet som går tapt når cellen bare står uvirk-som. Selvutlading skyldes elektrokjemiske prosesser inne i cellen. Ved høyere temperatur eller med fremskreden alder øker selvutladingsraten betydelig. Selvutladingsraten dobles typisk for hver 10 °C. Selv ved ganske vanlige brønntemperaturomgivelser kan ikke-oppladbare batterier lide av selvutlading så høy som > 0,3 % pr. dag. Jo høyere nedihullstemperatur, desto kortere er leveti-den; det er typisk snakk om måneder i et miljø med høyt trykk / høy temperatur (HPHT = high pressure / high tem- perature). Følgelig er det på grunn av selvutladingste-maet en utfordring å gjøre optimal bruk av det energipotensial som ikke-oppladbare batterier representerer. • Ikke-oppladbare batterier vil i mange tilfeller tilveiebringe utilstrekkelige mengder av energi som behøves for mangfoldige og/eller høyeffektkrevende operasjoner av en nedihullsanordning som f.eks. en ventil. Dette medfører at et autonomt system drevet av et ikke-oppladbart batteri ikke kan benyttes i smartbrønnsarrangementer. • Trådløse telemetrisystemer og autonome anordninger som får strøm fra ikke-oppladbare batterier, er avhengige av hyppig intervenering for å skifte batterier etter som de blir tømt for energi. Dette vil i mange tilfeller gjøre trådløs/autonom nedihullsteknologi uønsket.

På grunnlag av utfordringer beskrevet ovenfor kan det trekkes den slutning at trådløse telemetrisystemer og autonome anordninger er avhengige av lokal kraftgenerering nede i borehullet for langvarig drift så vel som for anvendelser ved høy temperatur. Innenfor industrien er flere fremgangsmåter blitt patentert og noen er utviklet. Kjente eksisterende systemer lider imidlertid av visse ulemper som resulterer i kort levetid og/eller for lave energigenereringsnivåer, og er kanskje ikke anvendelige for mange autonome systemer. Et utvalg av fremgangsmåter kan angis ved følgende eksempler: Intrusive propeller/turbiner. Slike fremgangsmåter kan tilveiebringe høye energigenereringsnivåer, men er sår-bare i hydrokarbonbrønnmiljøer på grunn av faktorer som f.eks. lagerslitasje, partikler som tetter lagre, slita-sje fra partikler og/eller kavitasjoner på propellbla-der, og som et resultat er det ikke ønskelig å benytte slik teknologi for langvarige anvendelser med autonome

nedihullssystemer.

• Temperatur - peltierelementer. Slike elementer genererer energi basert på temperaturforskjell mellom to punkter. Teknologien er ikke anvendelig i et brønnmiljø da tempe-raturen er nær konstant over korte avstander. • Kjerneenergigeneratorer har et godt energipotensial, men også et potensial til alvorlig forurensning og fare. • Ringromstrykkpulsgeneratorer er systemer hvor en pumpe som er plassert på jordens overflate, blir brukt til å påføre trykkstøt i det ringformede rom mellom produk-sjonsrøret og foringsrøret i brønnen. En nedihullsakkumulator, som er plassert i samme ringrom, men i reser-voarendeh av kompletteringen, komprimeres ved høytrykkstopper og ekspanderer ved lavtrykkstopper. Ved hjelp av et strømmende fluid kan denne bevegelse brukes direkte eller indirekte til å drive en nedihullstur-bingenerator. Ringromspulsgeneratorer krever at brønn-kompletteringen er skreddersydd for slik generering, og egner seg derfor dårlig til ettermonteringssystemer (dvs. systemer som blir installert ved en brønnservice-teknikk etter brønnkompletteringsprosessen). Slike generatorer ville videre virke inn på barrierekravene og ville ikke være anvendelige i høyt trykksatte brønner fordi den nødvendige nedihullsakkumulator ville tilveiebringe et for lite mekanisk arbeidsvindu.

Etter nøye overveielse har dette patents søker trukket den slutning at vibrasjonsbaserte energigenereringssystemer oppfattes å være den beste valgmulighet for en langvarig anvendelse i et hydrokarbonbrønnmiljø.

Vibrasjonsgeneratorer, eller mer presist generatorer for strømningsindusert vibrasjon, er blitt utforsket og patentert av industrien. Patenter skrevet så langt tilbake som i 1959 (US 2,895,063) og 1971 (US 3,663,845) beskriver midler til generering av elektrisk kraft fra et strømmende fluid (i dette tilfelle luft) som påvirker en gjenstand som er utformet for formålet, til å vibrere, hvor nevnte gjenstand er forbundet med en energigenererende anordning som f.eks. en sammenstilling av magnet og spole.

Som et ytterligere eksempel har den foreliggende oppfinnelse likheter med patentene US 5,839,508 og US 7,199,480. Alle de ovennevnte patentdokumenters løsninger så vel som andre un-dersøkte publikasjoners løsninger som beskriver slik teknolo-gis stand, oppfattes å ha svakheter med hensyn til anvendelse i et aggressivt og høyt trykksatt nedihullsmiljø så vel som oppnåelse av et optimalt utbytte av elektrisk energi.

Sistnevnte - dvs. utbytte av elektrisk energi i en oljebrønn ved hjelp av en vibrerende sammenstilling - har gjennom forskning vist seg å være en utfordrende oppgave. For eksempel kan kraftutbytte i størrelsesorden W (Watt) være for-holdsvis vanskelig å oppnå (utbytte i størrelsesorden mW kan mer sannsynlig ventes); det derfor av stor viktighet at anordninger for energigenerering nede i borehullet utformes for så høy virkningsgrad som mulig. Dette er kanskje ikke oppnåe-lig uten nye, oppfinnsomme konstruksjonstrekk knyttet til verktøymontasjer for vibrasjonsbasert energigenerering som beskrevet i dette skrift.

Med utgangspunkt i eksisterende kunnskap fra offentlig infor-masjon, som f.eks. patentene US 2,895,063 og US 3,663,845, angir den aktuelle oppfinnelse nye og oppfinnsomme trekk som er nødvendige for nedihullsoperasjoner med høytrykkssystemer hvor kraftutbyttet må være optimalisert.

Oppfinnelsens formål er å tilveiebringe et nytt vibrasjonsbasert energigenereringssystem for å tilføre levetid, funksjo-nalitet og reservekapasitet i driften av autonome nedihullsanordninger.

Nevnte autonome nedihullsanordninger vil kunne ha funksjonen å utføre trådløs kommunikasjon til/fra eksterne noder for trådløs kommunikasjon (plassert i samme brønn eller på jord-overflaten) , og foreta utførelse av nødvendige arbeidsoperasjoner. Slike arbeidsoperasjoner vil kunne utføres på tilknyttede systemelementer som f.eks. pakninger, plugger, ventiler, overvåkingssystemer, og trådløse telemetrisystemer.

Et medført formål med oppfinnelsen er å sørge for autonome, fortrinnvis frittstående nedihullsløsninger med hensyn til plugger, pakninger, ventiler, overvåkingssystemer, og trådlø-se telemetrisystemer knyttet til brønner for produksjon av hydrokarboner, hvilke løsninger overvinner de ovenfor angitte problemer, så som problemer med installering og drift av utstyr i utilgjengelige områder av brønner og utilgjenge-lig/sviktende utstyr, som skyldes faktorer som f.eks. produk-sjonsavf all, sand, avleiring og korrosjon.

I et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en elektrisitetsenergigenererende nedihullsanordning til omforming av energi fra en fluidstrøm som passerer anordningen, omfattende: - i det minste én vibrerende sammenstilling som påvirkes av fluidstrømmen til å oscillere, hvilken vibrerende sammenstilling innbefatter et langstrakt legeme som har en lengdeakse som er innrettet ikke-parallelt med fluidstrømmen, et stivt legeme som forbinder det langstrakte legeme med et parti av anordningen plassert nedstrøms for nevnte langstrakte legeme; - i det minste én energihøster som påvirkes av den vibrerende sammenstilling, hvor den energigenererende anordning er for synt med midler til å påvirke den vibrerende sammenstillings svingningsfrekvens.

I én utførelsesform omfatter oppfinnelsen en energigenererende nedihullsanordning som består av en vibrerende sammenstilling, et atmosfærisk eller trykkompensert kammer som inneholder energihøster(e) (vibrasjon-til-elektrisitetsenergi-omformer så som en magnet-spole-sammenstilling), en aktiv avstemmingsanordning, og en elektronikkmodul koplet til en oppladbar batteripakke.

Videre, når det gjelder en foretrukket utførelsesform, innbefatter den vibrerende sammenstilling et stivt legeme i form av en stang, og et langstrakt legeme som i det følgende også benevnes "tverrstang". Stangen er nødvendig for å forbinde tverrstangen med den aktive avstemmingsanordning og det trykkompenserte kammer som inneholder energihøsteren.

Tverrstangen er av en spesifikk form og geometri alt etter hva som er nødvendig for å indusere en optimalisert virvelav-løsningseffekt idet fluidstrøm passerer den vibrerende sammenstilling. I denne foretrukne utførelsesform vil brønnflui-der strømme mot og rundt tverrstangen, og det skapes et turbulent system, kjent som virvelavløsning ("von-Karman"-virvler), langs og/eller nedstrøms for tverrstangen. Virvel-avløsning og von-Karman-virvler er velkjent i og for seg og er knyttet til relativt forutsigbare og stabile oscillasjoner (vekseltrykkdifferensial).

I en annen foretrukket utførelsesform vil en hensiktsmessig form og geometri på tverrstangen, kombinert med et tilføyd trekk for undertrykkelse av uønsket turbulensgenerering i visse plan, medføre at de søkte, optimaliserte von-Karman-virvler vil bli skapt i et ønsket todimensjonalt plan med hensyn til den vibrerende sammenstilling. Tverrstangen vil derfor bli utsatt for optimale, vekslende oppdriftskrefter i nevnte todimensjonale plan, og hovedandelen av tverrstangs-oscillasjonene foregår langs bare én akse. I en foretrukket utførelsesform omfatter systemanordningen ifølge denne søknad elementer for mekanisk å hindre tverrstangen og den vibrerende sammenstilling fra å oscillere i hvilke som helst plan utenom det ønskede plan, langs den ønskede akse.

I en foretrukket utførelsesform er videre de tilføyde trekk for undertrykkelse av uønsket turbulens, i dette skrift omtalt som en z-aksial turbulensundertrykker, i form av én eller flere skjermer festet til et eller flere partier av tverrstangen, fortrinnsvis på tverrstangens endeflater (med hensyn til z-aksen). Formålet med den z-aksiale turbulensundertrykker er å forhindre generering av uønskede virvler i kjølvannet nedstrøms for tverrstangen, virvler som er for det meste perpendikulære på den ønskede vibrasjonsakse og som bæ-rer i seg potentsialet til å endre (redusere) de ønskede von-Karman-virvler i det ønskede plan, langs den ønskede akse,

som vist ved nyere forskning av dette patents søker.

I en foretrukket utførelsesform, gjør en aktiv avstemmingsmodul systemanordningen ifølge denne oppfinnelse i stand til å endre/korrigere de oscillerende systemkomponenters (den vibrerende sammenstillings) naturlige svingningsfrekvens. Dette vil for eksempel kunne være nødvendig dersom endringer i strømningsrater eller strømningssammensetning medfører endringer i de påførte von-Karman-virvler, dvs. den fluidpåførte vibrasjonsfrekvens. Ved å betjene avstemmingsmodulen, ville den vibrerende sammenstillings naturlige svingningsfrekvens kunne endres til å stemme med de fluidpåførte vibrasjoner. Herved ville det kunne oppnås resonans og derved en optimal energihøstingsprosess.

I én utførelsesform omfatter den aktive avstemmingsmodul én eller flere sensoranordninger for registrering av (negative) endringer i systemytelsen, så som reduserte energinivåer målt med midler som f.eks. akselerometeravlesninger eller energi-høstereffekt. Ved angivelse av nevnte endringer er systemet videre i stand til å endre den vibrerende sammenstillings naturlige svingningsfrekvens. I én utførelsesform omfatter den aktive avstemmingsmodul en aktuator som betjener en f jaer, som f.eks. en progressiv fjær, for å endre den vibrerende sammenstillings stivhet/fjærkonstant og følgelig den naturlige svingningsfrekvens. I en annen utførelsesform omfatter den aktive avstemmingsmodul et system / en funksjon for masse-overføring for å endre vibrasjonssystemets svingmasse og derfor den naturlige svingningsfrekvens. I én utførelsesform blir frekvensavstemmingen regulert via en forhåndsprogrammert rutine basert på simuleringer knyttet til den gitte konfigurasjon av brønn og maskinvare. I en annen utførelsesform oppnås frekvensavstemmingen ved å utføre ett/flere sveip, for eksempel ved å komprimere en progressiv fjær fra ett forhåndsbestemt settpunkt til et annet settpunkt under overvå-king av ved hvilken kompresjon energiutbyttet, alternativt akselerometerutverdien er på maksimum.

I én utførelsesform av oppfinnelsen er den aktive avstemmingsmodul plassert helt eller delvis i et trykkompensert område av anordningen.

I en foretrukket utførelsesform er anordningens trykkompenserte område gassfylt, og grensesnittet mellom den vibrerende sammenstilling og anordningens trykkompenserte område er en prosessbelg av metall. Et gassfylt miljø ville derved kunne påføre langt mindre demping på en oscillerende sammenstilling av magnet og spole enn et væskefylt miljø. Videre ville et fleksibelt metallbelggrensesnitt også sørge for en mekanisk meget fleksibel forbindelse mellom brønnsystemet, hvor den vibrerende sammenstilling er plassert, og det trykkompenserte, gassfylte kammer, hvor energihøsteren befinner seg. Dette ville igjen bidra til å optimalisere det teoretiske energiutbytte .

Videre, når det gjelder et gassfylt, kompensert kammer, ville et slikt kammer i en foretrukket utførelsesform være knyttet til et system for progressiv/gradvis gasstrykkompensering som henter gass fra et innebygd høytrykksgasskammer, under intervensjon med verktøymontasjen i brønnen. På den måte vil den fleksible prosessbelg beskrevet ovenfor ikke lide mekanisk skade, verken under installering eller bruk nede i hullet. Et tilknyttet avtappingssystem ville også gi rom for trygg uthenting av systemet fra brønnen.

I en annen foretrukket utførelsesform er deler av eller hele energihøstermodulen montert inne i den vibrerende sammenstillings tverrstang.

I én foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen holdes magne-tene i en energihøster statiske, mens spolene er en del av den vibrerende sammenstilling. På den måte kan vibrasjonssystemets naturlige frekvens reduseres (da spolen er lettere enn magneten), hvilket i mange tilfeller er gunstig med hensyn til avstemming av fluidpåført vibrasjon og den vibrerende sammenstillings naturlige svingningsfrekvens.

Den oppladbare batteripakke kan omfatte hvilken som helst type oppladbart batteri, og i en foretrukket utførelsesform omfatter den oppladbare batteripakke oppladbare høytempera-turbatterier.

I et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for optimalisering av energi-høsting fra et fluid som strømmer i et rør, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene å anordne en elektrisitetsenergi genererende nedihullsanordning i fluidstrømmen, hvor nevnte anordning omfatter i det minste én vibrerende sammenstilling som påvirkes av fluidstrømmen, og i det minste én energihøs-ter som påvirkes av den vibrerende sammenstilling, hvor fremgangsmåten videre omfatter å forsyne anordningen med midler til å påvirke den vibrerende sammenstillings svingningsfrekvens .

Alminnelige anvendelser ville være drift av pakninger, plugger, ventiler, overvåkingssystemer. Generelt ville alle nedihullskomponenter som krever mekanisk drift og/eller kommunikasjon, særlig nedihullskomponenter som av en eller annen grunn er eller er blitt utilgjengelige for intervensjonsverk-tøystrenger eller permanente kommunikasjons-/kraftledninger, kunne være gjenstand for oppfinnelsen.

I det følgende beskrives eksempler på foretrukne utførelses-former som er anskueliggjort på de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 tilveiebringer en generell, modulskisse av et nedi-hullsverktøymontasje omfattende en energigenerator-funksjon installert i en brønn; Fig. 2 viser energigeneratormodulen på fig. 1 mer detalj ert ; Fig. 3 viser samhandlingen mellom energigeneratormodulen på fig. 1 og 2 og fluidstrømmen i brønnen; Fig. 4 viser én utførelsesform av en tverrstang og tilbe-hør, dvs. systemelementer som er konstruert for å samhandle med det/de strømmende brønnfluid(er) for å generere vibrasjoner; Fig. 5 viser en alternativ utførelsesform av en tverrstang; Fig. 6 viser grunnelementer i en fleksibel forbindelse og mekanisk avstemmingsanordning i systemet ifølge oppfinnelsen; Fig. 7 viser en alternativ utførelsesform av det som er vist på fig. 6; Fig. 8 viser enda en alternativ utførelsesform av det som er vist på fig. 6; Fig. 9 viser detaljer i en utførelsesform knyttet til mekanisk avstemming av systemet ifølge oppfinnelsen; Fig. 10 viser én utførelsesform av energihøstingsprosessen, dvs. omforming fra mekanisk energi til elektrisk energi; Fig. 11 viser en annen utførelsesform av systemet og fremgangsmåten for energihøsting; Fig. 12 viser enda en annen utførelsesform av systemet og fremgangsmåten for energihøsting; Fig. 13 viser en utførelsesform av elektronikk-, logikk- og energilagringsmoduler knyttet til systemet ifølge oppfinnelsen; Fig. 14 viser en ringformet utførelsesform av systemet ifølge oppfinnelsen; Fig. 15 viser ytterligere detaljer i den ringformede utfø-relsesform vist på fig. 14; Fig. 16 viser enda ytterligere detaljer i den ringformede utførelsesform vist på fig. 14; Fig. 17 viser enda en annen utførelsesform av systemet og fremgangsmåten for energihøsting; Fig. 18 viser en utførelsesform av oppfinnelsen som innbefatter en anordning for gradvis gasstrykkompensering; Fig. 19 viser alternative utførelsesformer/plasseringer av energigeneratormoduler på en autonom nedihullsanordning; Fig. 20 viser en utførelsesform av oppfinnelsen som innbefatter en strømningsendringsanordning; Fig. 21 viser mulige plasseringer for tverrstenger og/eller vibrasjonsgenereringselementer i en brønns strøm-ningsprofil;og Fig. 22 viser en ringformet utførelsesform av strømnings-endringsanordningen fremstilt på fig. 20. Fig. 1 illustrerer et eksempel på en underjordisk brønn 101 som virkeliggjør prinsipper ved den foreliggende oppfinnelse. Det skal forstås at de ulike utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse beskrevet i dette skrift kan benyttes i ulike orienteringer, som f.eks. skråstilt, omsnudd, horisontal, vertikal osv., og i ulike konfigurasjoner, uten at man fraviker den foreliggende oppfinnelses prinsipper.

Brønnen 101 blir i dette skrift beskrevet som at den er en produserende brønn, hvor fluid blir produsert fra en reser-voarformasjon 106 og inn i en rørstreng 108 og deretter blir ført gjennom denne rørstreng 108 til overflaten. Det skal imidlertid klart forstås at den foreliggende oppfinnelses prinsipper kan innarbeides i andre typer brønner og andre systemer, for eksempel hvor fluid blir injisert i en forma sjon eller sirkulert i brønnen (som f.eks. boreoperasjoner), hvor fluider passerer fra en kilde med relativt høyt trykk til en kilde med relativt lavt trykk inne i brønnen, eller hvor fluid strømmer fra en pumpe eller annen "kunstig" trykkilde osv. Det er således ikke nødvendig, for å være i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses prinsipper, at fluider produseres gjennom en rørstreng 108 eller fra en brønn 101.

I brønnen 101, som avbildet på fig. 1, strømmer fluid fra formasjonen 106 inn i rørstrengen 108 gjennom en strømnings-atkomst 109, som kan være, men ikke er begrenset til, perforeringer og/eller en ventil, og strømmer oppover i rørstreng-en 108, som fremstilt med pilene 107.

Fig. 1 illustrerer videre en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, hvor et energigeneratorsystem 105 er installert i rørstrengen 108, i nærheten av fluidstrømmens 107 senter.

Denne fluidstrøm 107 får energigeneratoren 105 til å generere elektrisk kraft. I én utførelsesform er energigeneratoren 105 installert sammen med en måler 104, som f.eks. en trykkmåler, og et telemetrisystem 103, som kan installeres på hvilken som helst produksjonsdybde i brønnen 101 ved bruk av en pakning eller et pluggsystem 102. Det skal imidlertid klart forstås at måleren 104 og telemetrisystemet 103 blir brukt bare som et eksempel på det brede spekter av nedihullsverktøyer og andre typer anordninger som kan drives av energigeneratoren 105. Andre anordninger, så som ventiler, strømningsregule-ringsanordninger, kommunikasjonsanordninger osv., ville kunne utgjøre en del av anvendelsen ifølge oppfinnelsen, og dessuten kan energigeneratoren installeres i en brønn ved bruk av andre midler enn en pakning eller et pluggsystem 102 som i denne utførelsesform er innbefattet som et eksempel.

De ulike anordninger, som f.eks. måleren 104 og telemetrisystemet 103, kan være elektrisk forbundet med energigeneratoren 105 via elektriske ledninger eller ledere, som er utformet integrert, eller være direkte koplet til hverandre. Energige-nereringssystemet kan dessuten være plassert i hvilken som helst konfigurasjon i forhold til andre nedihullsanordninger som f.eks. pakningen eller pluggsystemet 102, måleren 104, og telemetrisystemet 103. Konfigurasjonen illustrert på fig. 1 er bare til illustrasjon av én mulig anvendelse av oppfinnelsen.

På fig. 2 er energigeneratoren 105 representativt illustrert mer detaljert. Andre systemkomponenter fra fig. 1, som måler 104, telemetrisystem 103 og pakning 102, er ikke vist på fig.

2. Det er heller ikke brønnen 101, 108. Utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelse illustrert på fig. 2 viser en energigenerator 105 som omfatter en energilagringsmodul 201, typisk omfattende i det minste to oppladbare batterier, en elektronikkmodul 202, en energihøstermodul 203, og en vibrerende sammenstilling 250. Den vibrerende sammenstilling omfatter en fleksibel avstemmingsanordning 204, en langstrakt arm 205, og en tverrstang 206. I en foretrukket utførelses-form er tverrstangen 206 en virvelavløsningsanordning, som

typisk har en spesifikk form og geometri som er nødvendig for å maksimere samhandling, følgelig virvelavløsning, som et resultat av samhandling mellom fluidstrømmen 107 og tverrstangen 206.

Virvelavløsning er et velkjent vitenskapelig fenomen, hvor et fysisk legeme nedsenket i et strømmende fluid fører til en såkalt von-Karman-virvelgate langs og i kjølvannet nedstrøms for den nedsenkede gjenstand. Disse virvler følger typisk et relativt forutsigbart vekslende mønster som skaper resulterende, vekslende oppdriftskrefter på den nedsenkede gjen stand, hvilke i sin tur kan få gjenstanden til å oscillere.Virveloscillasjonens frekvens er et fysisk forhold mellom fluidets hastighet og fysiske egenskaper og den nedsenkede gjenstands form/geometri og kan beregnes med en gitt sikkerhet, ref. det såkalte Strouhal-tall. Særlig øker de induserte virvlers frekvens etter som strømningshastigheten øker, og dessuten er virvelavløsningsfrekvensen og -styrken knyttet til Reynolds-tallet, Re. Det er viktig at Reynolds-tallet ikke er over "superkritisk" da dette vil bevirke at det ikke skjer noen virvelavløsning. Enn videre, dersom Reynolds-tallet er i det under-kritiske område, er virvelavløsnings-frekvensen meget lav.

De resulterende oscillasjoner fra virvelavløsning er ikke illustrert på fig. 2 da denne skjer langs en akse som er per-pendikulær i forhold til dette oppriss.

Geometrien, formen og tilbehøret knyttet til tverrstangen 206 kan være optimalisert til å generere så god samhandling med strømmen 107 som mulig, følgelig generere et optimalt energiutbytte fra nedihullsenergigeneratorsysternet. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen skal slik optimalisering oppnås ved hjelp av simuleringer med numeriske strømningsbe-regninger (Computational Fluid Dynamics = CFD) og/eller fysisk testing.

Fluidstrømmen representert ved piler 107 kan innbefatte én eller flere væsker (så som olje, vann, gasskondensat osv.), én eller flere gasser (så som naturgass, luft, nitrogen osv.), ett eller flere faststoffer (så som sand, avleiringer, kaks knyttet til boring, syntetisk sand osv.) eller hvilken som helst kombinasjon av væsker og/eller gasser og/eller faststoffer.

Enn videre, ref. fig. 2, avløser tverrstangen etter som flu-idstrømmen 107 treffer og samhandler med tverrstangen 206, virvler i nevnte asymmetriske mønster, hvilket i sin tur frembringer nevnte vekslende oppdriftskrefter på tverrstangen 206 og den langstrakte arm 205. Tverrstangen og armen vil derfor vibrere, og i en foretrukket utførelsesform vil de fleste av vibrasjonene foregå i ett enkelt plan, langs én enkelt akse. Denne blir for henvisning omtalt som y-aksen i dette dokument. Det bemerkes at en vibrerende sammenstilling i henhold til oppfinnelsen typisk vil ha et feste-punkt/svingpunkt, og nevnte vibrasjoner vil ha en lett buet karakter med senter i svingpunktet, og for illustrasjonsfor-mål defineres osci Hasj oner/forskyvning å ha de fleste av sine komponenter langs y-aksen.

For å generere oscillerende oppdriftskrefter som er dominerende i én akse, hvilket vanligvis er ønskelig, vil hovedle-gemet til tverrstangen 206 (den "stumpe gjenstand") kunne være laget i form av en boks med rektangulær form eller en sylindrisk beholder med elliptisk form, eller lignende (for eksempel en kombinasjon av de to nevnte former og andre former med geometriske former som skaper en dominerende symmetri med hensyn til virvelavløsning som skjer i én ønsket akses retning). Forskning gjennomført av denne patentsøknads søker har overraskende avdekket at for "rene", stumpe gjenstander, så som boks med rektangulær form, kan virvelavløsning langs den ønskede akse undertrykkes/dempes på grunn av høyhastig-hetsstrømning langs tverrstangens 206 "korte ender". Tverrstangens korte ender vil typisk befinne seg nærmere brønnens 101 vegg enn andre flater på tverrstangen, og som et resultat vil fluidhastigheten være høyere i seksjonen mellom tverrstangens korte ender og brønnens 101 innervegg. Nevnte forskning har avdekket at høyhastighetsfluidstrømmene fra dette område kan forstyrre/undertrykke den ønskede virvelavløs- ningsprosess langs den ønskede akse (y-akse). Med andre ord har CFD-simuleringer avdekket at virvelavløsning i to perpendikulære plan kan redusere/undertrykke hverandre, og det er viktig å eliminere all virvelavløsning i det ene (det "feil"/uønskede) av de to plan for å optimalisere virvelav-løsningen i det andre (ønskede) plan, slik at oppdriftskreftene maksimeres. For forhindre at den uønskede virvelavløs-ning / forstyrrende turbulens langs z-aksen forekommer i tverrstangens nære kjølvann, kan det tilføyes én eller flere skjermer 207 på tverrstangen 206. Da det er av interesse å frembringe oppdriftskreftene over den største flate på tverrstangen, innbefattes skjermene 207 på tverrstangens 206 korte sider, som vist på fig. 2. Derved kan den ønskede virvelav-løsningsprosess, som medfører oscillasjoner langs y-aksen, optimaliseres, hvilket medfører et optimalisert energiutbytte fra nedihullsenergigeneratoren 105.

Energilagringsmodulen 201 omfatter typisk 2 eller flere oppladbare batterier. Et oppladbart batteri kan vanligvis

ikke lades og levere strøm samtidig. En meget typisk konfigurasjon i en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter derfor minst 2 oppladbare batterier, fortrinnsvis mer enn 2 batterier, for å sørge for erstatning dersom én battericelle skulle svikte, så vel som jevn, uavbrutt systemdrift som

ikke forstyrres av spenningsspisser i det øyeblikk kraftfor-syningen byttes fra én battericelle til en annen. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen omfatter energilagringsmodulen 201 én eller flere kondensatorer. I en foretrukket utførel-sesf orm av oppfinnelsen er kondensatorene superkondensatorer.

Fig. 3 illustrerer energigeneratoren 105 i et oppriss perpendikulært på det som er illustrert på fig. 2. Skjermene 207 er utelatt fra dette oppriss for bedre å illustrere virvlene 3 01 som avløses over tverrstangen 206, og hvordan disse virvler treffer sideflatene på tverrstangen 206 og den langstrakte arm 205. Disse virvler vil frembringe vekslende oppdriftskrefter som virker på sideflatene på tverrstangen 206 og armen 205, som fremstilt med piler 302. Den resulterende oscillerende oppdriftskraft vil få tverrstangen 206 og armen 205 til å forskyves frem og tilbake langs y-aksen, som fremstilt med piler 304.

Frekvensen til de fluidpåførte oscillasjoner 304 påført armen 205 og tverrstangen 206 er avhengig av faktorer så som fluidets hastighet og fysiske egenskaper og tverrstangens form/geometri, som tidligere nevnt.

For å oppnå optimalt energiutbytte fra nedihullsenergigeneratoren 105 er det dessuten ønskelig å "avstemme" den vibrerende sammenstillings 250 mekaniske egenskaper slik at det mekaniske systems naturlige svingningsfrekvens i vesentlig grad stemmer med de påførte vekslende oppdriftskrefter påført med fluid. I en foretrukket utførelsesform stemmer frekvensen til de fluidpåførte, varierende oppdriftskraftoscillasjoner 304 i betydelig grad med sammenstillingens 250 naturlige sving-ningsf rekvens, slik at det oppstår resonans og systemenergi optimaliseres. Dette igjen vil medføre optimal systemytelse med hensyn til energigenerering, dvs. generering av elektrisk kraft.

Den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens er generelt en funksjon av armens 205 og tverrstangens 206 stivhet og vekt. Til en viss grad vil en frekvensavstemming kunne oppnås ved å velge et korrekt forhold mellom vekt og stivhet. I en foretrukket utførelsesform av denne oppfinnelse blir imidlertid den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens styrt av en fleksibel avstemmingsanordning 204 som omfatter midler til justering av den vib rerende sammenstillings 250 fleksibilitet/stivhet/fjærkon-stant.

I én utførelsesform vil den fleksible avstemmingsanordning 204 mekanisk forspenne den vibrerende sammenstilling 250 mot en nøytral posisjon, radialt sentrert, dvs. radial spenning i den fleksible avstemmingsanordning 204 vil øke etter som virvler avløses over tverrstangen 206 og denne bøyer av. På den måte vil den vibrerende sammenstilling i en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen oscillere om et nøytralpunkt, langs den ønskede akse, som beskrevet ovenfor.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan den fleksible avstemmingsanordning 204 justeres autonomt under drift dersom strømnings- og/eller fluidparametrer endrer seg, slik at den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens i betydelig grad vil samsvare med den fluidpåførte svingningsfrekvens. For denne utførelsesform kan energigenereringsprosessen nede i hullet til enhver tid optimaliseres uten at energigeneratoren må hentes opp til overflaten.

I én utførelsesform omfatter den fleksible avstemmingsanordning 204 føleranordninger for registrering av (negative) endringer i systemytelse, så som reduserte energinivåer målt av et akselerometer eller ved direkte måling av energihøsterut-bytte ved hjelp av elektrisk energi. Videre, ved angivelse av nevnte endringer, er energigeneratorsystemet 105 i stand til å endre den vibrerende sammenstillings 250 naturlige sving-ningsf rekvens . I én utførelsesform omfatter den fleksible avstemmingsanordning 204 en aktuator som betjener en f jaer, som f.eks. en progressiv fjær, for å endre den vibrerende sammenstillings stivhet/fjærkonstant, og derfor den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens. I en annen ut-førelsesform omfatter den aktive avstemmingsmodul et/en

masseoverføringssystem/-funksjon for å endre den dominerende

svingmasse i den vibrerende sammenstilling 250 og derfor den naturlige svingningsfrekvens. I en tredje utførelsesform oppnås avstemmingen ved hjelp av regulering av det elektriske utbytte fra en elektrisk avstemmingsanordning, så som en generator (magnet-spole-sammenstilling) og/eller påføring av nødvendig elektrisk motstand på utgangskretsen. I en generell utførelsesform oppnås avstemming ved en kombinasjon av de ovennevnte fremgangsmåter. I én utførelsesform, blir nevnte

frekvensavstemming styrt av en forhåndsprogrammert logisk rutine, basert på forutgående simuleringer knyttet til den gitte brønn-maskinvare-konfigurasjon. I en annen utførelsesform oppnås frekvensavstemmingen ved å foreta ett/flere sveip, for eksempel ved å trykke sammen en progressiv f jaer fra ett forhåndsbestemt settpunkt til et annet settpunkt mens det over-våkes ved hvilken kompresjon/forskyvning energiutbyttet, alternativt energinivået (akselerometeravlesning) er på maksimum.

Som nevnt kan den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens bestemmes for ulike geometrier på tverrstangen 206 og ulike strømnings- og fluidparametrer ved hjelp av CFD-analyse og empiriske forhold styrt av testing av den foreliggende oppfinnelse. I forhold til den vibrerende sammenstillings 250 fasthet og stivhet har den fleksible avstemmingsanordning 204, for en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, betydelig mindre fasthet og stivhet enn armen 205 og tverrstangen 206, slik at armen 205 ikke blir vesentlig bøyd langs sin lengde under vibreringene 304.

En foretrukket utførelsesform av tverrstangen 206 er vist på fig. 4. Tverrstangen 206 har her en rektangulær tverrsnitts-form perpendikulært på strømningen, og dessuten har den overflate som vender mot strømmen 107, en konkav form, og baksi-den 404 er flat. Flatene på tverrstangens korte ender 402 som er parallelle med strømningsretningen 107, er utstyrt med skjermer 207 for å unngå uønsket virvelavløsning langs y-aksen, og som et resultat blir det generert et dominerende virvelavløsningsturbulensbilde 301 over flatene 403 parallelt med strømningsretningen og kjølvannet nedstrøms for tverrstangen 206. I en foretrukket utførelsesform strekker lengden av skjermen 207 seg 1,5-6 ganger, mer fortrinnsvis 2-5 ganger, og mest fortrinnsvis omtrent 3 ganger tverrstangens tverrsnittslengde langs z-aksen nedstrøms og 0,5-2, fortrinnsvis omtrent 1 gang tverrstangens tverrsnittslengde langs z-aksen oppstrøms, som angitt på fig. 4.

I en utførelsesform som har vist seg å være meget effektiv, har flatene 403 som er parallelle med strømningsretningen 107, det største areal sammenlignet med de øvrige flater 402 som er parallelle med strømningsretningen. I denne foretrukne utførelsesform vil de oscillerende oppdriftskrefter 302 virke på de største flater som er parallelle med strømningsretning-en 107, og størrelsen på kreftene 302, som induserer vibrasjonene 304, maksimeres.

En annen, men mindre effektiv, konfigurasjon er fremlagt på fig. 5. Her er tverrsnittet til tverrstangen 206 i snittet parallelt med de korte ender 402, snitt i strømningsretning-en, elliptisk i stedet for "rektangel/firkant med én konkav side" som vist på fig. 4. Bortsett fra dette viser fig. 5 samme systemkomponenter og prosesser som illustrert på fig. 4.

Én utførelsesform av den fleksible avstemmingsanordning 204 er illustrert på fig. 6. Her omfatter den fleksible avstemmingsanordning 204 en trykkompenseringsanordning 601, som f.eks. en stålbelg/prosessbelg, et fleksibelt (så som hengs-let) festeledd 602 som tillater armen 205 å svinge, et trykkhus 603, en stivhetsendringsanordning 604 i form av en pro-

gressiv f jaer, og tetningsanordning 606 som er nødvendig for å hindre lekkasje av borehullsfluider inn i den fleksible avstemmingsanordning 204 og lekkasje av innvendig fluid 605 til borehullet. I den illustrerte utførelsesform av oppfinnelsen utgjør tetningsanordningen 606 en integrert del av trykkompenseringsanordningen 601. For andre utførelsesformer av oppfinnelsen vil disse imidlertid kunne være separate elementer. Den fleksible avstemmingsanordning 204 og/eller trykkhuset 603 kan være fylt med et fluid 605. Fluidet 605 kan være hvilken som helst type gass eller væske.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er den fleksible avstemmingsanordning 204 og/eller trykkhuset 603 fylt med en gass, og grensesnittet mellom den vibrerende sammenstilling 250 og det trykkompenserte område av anordningen er en prosessbelg 601 av metall. Et gassfylt miljø ville derved påføre langt mindre demping på en oscillerende magnet-spole-sammenstilling enn et væskefylt miljø. Videre ville en fleksibel metallbelg sørge for en mekanisk meget fleksibel forbindelse mellom den vibrerende sammenstilling 250 og en magnet-spole-sammenstilling i den utførelsesform hvor sistnevnte er montert inne i et gassfylt trykkhus 603. Begge de nevnte faktorer ville bidra til å optimalisere elektrisitetsenergi-utbyttet.

Videre, for et gassfylt, kompensert trykkhus som inneholder en magnet-spole-sammenstilling, ville et slikt kammer, i en foretrukket utførelsesform, være tilknyttet et progres-sivt/gradvis kompenserende system som henter gass fra et innebygd høytrykksgasskammer under intervensjon med systemet i brønnen. På den måte ville den fleksible prosessbelg 601 ikke lide mekanisk skade, verken under installasjon eller under bruk nede i hullet. Et tilknyttet trykkavlastningssystem ville gi rom også for trygg uthenting av systemet fra brøn-nen.

Videre, ref. fig. 6, vil trykkompenseringsanordningen 601 sikre at det innvendige trykk i den fleksible avstemmingsanordning 204 og/eller trykkhuset 603 er det samme som det ut-vendige borehullstrykk, og som et resultat vil all mekanisk bevegelse foregå i miljø med likt trykk på begge sider av det fleksible festeledd 602, og dessuten minskes alle krefter knyttet til trykkdifferensial. Trykkhuset 603 kan, men behø-ver ikke, innbefatte både den fleksible avstemmingsanordning 204 og energihøstermodulen 203, jf. fig. 3. På fig. 6 er det fleksible festeledd 602 plassert på et punkt mellom armens 205 to ender, og som et resultat er det en avgrenset bevegel-sesfrihet for armen 205 inne i huset 603. Enn videre for denne utførelsesform av oppfinnelsen er stivhetsendringsanordningen 604 plassert inne i huset 603.

Som forklart med hensyn til fig. 3, er det i en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen aktuelt å utstyre energigeneratoren 105 med logikk for regulering av den vibrerende sammenstillings 250 fasthet og stivhet, slik at den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens kan avstem-mes til å stemme med den strømningspåførte virvelavløsnings frekvens. For utførelsesformen som avbildet på fig. 6, oppnås dette ved justering av den progressive stivhetsendringsanordning 604 som på denne fig. 6 ombefatter en progressiv f jaer. En kombinasjon av ulike typer fjærer kan også være mulig. For denne utførelsesform kan derfor stivhetsendringsanordningens 604 fasthet og stivhet reguleres ved hjelp av en aktuator som virker til å komprimere/strekke en fjær, så som en progressiv fjær. Nevnte aktuatorprinsipp er velkjent for en fagmann på området og er derfor ikke vist på fig. 6. Enn videre kan nevnte aktuator være av pneumatisk og/eller hydraulisk og/eller elektrisk eller annen art. For utførelsesformen som avbildet på fig. 6, oppnås systemavstemmingen ved å øke eller minske f jaer spenningen ved henholdsvis å komprimere eller dekomprimere fjæren. Elektronikkmodulen 202 innbefatter midler til å bestemme stivhetsendringsanordningens 604 optimale stivhet. Som nevnt ovenfor, kan dette oppnås gjennom et sveip hvor stivhetsendringsanordningen 604 vil bli justert fra minimum til maksimum mens elektronikkmodulen 202 vil måle den resulterende frekvens og energiutbyttet og deretter justere stivhetsendringsanordningen 604 til den posisjon som gir en optimalisert resonansfrekvens (som forklart med hensyn til fig. 3 og ovenfor i dette avsnitt). Enn videre, når det gjelder dette eksempel, vil logikken for den gitte utførelses-form, dersom fluidstrømmens 107 parametrer endrer seg slik at energigeneratorens effektivitet endrer seg, kjøre et sveip for å bestemme den optimale stivhet for stivhetsendringsanordningen i henhold til de nye parametrer for fluidstrømmen 107. Ved en slik fremgangsmåte vil energigeneratoren autonomt justere seg til det mest effektive oppsett basert på fluid-strømmens 107 parametrer.

I én utførelsesform av oppfinnelsen kan hele eller deler av stivhetsendringsanordningen 604 så vel som hvilken som helst annen illustrert eller nevnt systemkomponent være plassert utenfor nevnte trykkhus 603 og/eller trykkompenseringsanordning 601.

Tetningsanordningen 606 kan innbefatte et gjenget grense-snitt, men slik teknologi er kjent for en fagmann på området og blir derfor ikke forklart mer detaljert. Enn videre er det fleksible festeledd 602 basert på vanlige mekaniske prinsipper for fleksibel fastgjøring av mekaniske komponenter, så som hengselledd, og blir derfor ikke forklart mer detaljert i dette skrift.

En annen utførelsesform av den fleksible avstemmingsanordning 204 er avbildet på fig. 7 og omfatter en trykkompenseringsanordning 601, så som en stålbelg, et fleksibelt festeledd 602 som tillater armen 205 å svinge, et trykkhus 603, en stivhetsendringsanordning 701, og tetningsanordning 606 som er nødvendig for å hindre lekkasje av borehullsfluider inn i den fleksible avstemmingsanordning 204 og lekkasje av innvendig fluid 605 ut i borehullet. Den fleksible avstemmingsanordning er fylt med et fluid 605, som kan være hvilken som helst type gass eller væske. De fleste trekk på fig. 7 overlapper det som er beskrevet på fig. 6, med unntak av den progressive stivhetsendringsanordning 701. Den progressive stivhetsendringsanordning illustrert på fig. 7 blir forklart mer detaljert på fig. 9.

For utførelsesformen som avbildet på fig. 7, oppnås frekvensavstemming ved å øke eller minske spenningen i én fjær eller et sett fjærer (ikke vist) ved henholdsvis å komprimere og dekomprimere fjæren(e). Nevnte fjærsystem kan omfatte én/tallrike fjær(er), som f.eks. en progressiv fjær eller en kombinasjon av fjærtyper.

I en foretrukket utførelsesform innbefatter systemlogikken middel til å bestemme den optimale stivhet for stivhetsendringsanordningen 701. Dette kan for eksempel oppnås gjennom et sveip, hvor stivhetsendringsanordningen 701 justeres fra minimum til maksimum mens sensoren/elektronikken/logikken måler resulterende effekt, så som energiutbytte, og deretter justerer stivhetsendringsanordningen 701 til den posisjon som gir en optimalisert energigenerering (som forklart med hensyn til fig. 3 og ovenfor i dette avsnitt). Enn videre, når det gjelder dette eksempel, vil logikken, dersom parametrene for fluidstrømmen 107 endrer seg slik at energigeneratorens effektivitet endrer seg, kjøre nevnte sveip på ny for igjen å bestemme den optimale stivhet for stivhetsendringsanordningen i henhold til de nye parametrer for fluidstrømmen 107. Gjennom en slik fremgangsmåte vil energigeneratoren autonomt justere seg til det mest effektive oppsett som svar på enhver endring i parametrer for fluidstrømmen 107.

Enda en annen utførelsesform av den fleksible avstemmingsanordning 204 er avbildet på fig. 8, hvilken omfatter en trykk-kompenseringsanordning 601, som f.eks. en stålbelg, et fleksibelt festeledd 602 som tillater armen 205 å svinge, et trykkhus 603, en stivhetsendringsanordning 701, og tetningsanordning 606 som er nødvendig for å hindre lekkasje av borehullsfluider inn i den fleksible avstemmingsanordning 204 og lekkasje av innvendig fluid 605 til borehullet. De fleste trekk på fig. 8 overlapper det som er fremstilt på fig. 6 og fig. 7, med et hovedunntak: Oppsettet for det fleksible festeledd 602 og stivhetsendringsanordningen 701 på fig. 8 er annerledes enn oppsettet fremstilt på fig. 6 og fig. 7. På fig. 8 er det fleksible festeledd 602 plassert inne i huset

603 ved et avslutningspunkt (endepunkt) for armen 205, og som et resultat er det ikke noen innvendig, fri endebevegelse for armen inne i huset. Enn videre er stivhetsendringsanordningen 701 plassert på et punkt mellom armens 205 to ender.

For utførelsesformen som avbildet på fig. 8 oppnås systemavstemming gjennom justering av den progressive stivhetsendringsanordning 701. Fastheten og stivheten til stivhetsendringsanordningen 701 kan justeres forut for operasjonen eller autonomt under drift, ved midler lignende fremgangsmåtene beskrevet i dette skrift, som f.eks. for fig. 6 og 7.

På fig. 9 blir stivhetsendringsanordningen 701 forklart mer detaljert. Anordningen 701 omfatter et føringshus 901, et sett justerbare motvirkende anordninger 902 i form av progressive fjærer, og en føring 903. Som nevnt med hensyn til fig.8, kan fastheten og stivheten til stivhetsendringsanordningen 701 justeres ved hjelp av et aktuatorprinsipp. Mer ut-førlig sagt, kan de justerbare motvirkende anordninger 902, for utførelsesformen som vist i dette skrift, justeres ved hjelp av et aktuatorprinsipp. Et slikt aktuatorprinsipp er velkjent for en fagmann på området og er derfor ikke vist på fig.9. Enn videre kan en slik aktuator være av en pneumatisk, og/eller hydraulisk, og/eller elektrisk art. For utfø-relsesformen vist på fig. 9 oppnås systemavstemming ved å øke eller minske spenningen i fjærene (som del av anordningene 902) ved henholdsvis å komprimere og dekomprimere fjærene. Aktuatoren (ikke vist) kan være koplet til elektronikkmodulen 202 via kommunikasjonsledninger 904. Kommunikasjonsledningene904kan være elektriske og/eller hydrauliske og/eller pneuma-tiske .

Når systemet er i virksomhet, er føringen 903 fiksert i en forhåndsbestemt posisjon på armen 205; nevnte posisjon bestemmes fortrinnsvis av krav til utslagsvidde for den frie ende og avstemmingen med hensyn til de fluidpåførte oscillasjoners 304 frekvens. I virksomhet vil videre den oscillerende arm 205 bli ledet frem og tilbake mellom de justerbare motvirkende anordninger 902, mens de justerbare motvirkende anordninger 902 forspenner den oscillerende arm mot nøytral (sentrert) posisjon inne i føringshuset 901. På lignende måter som beskrevet i tidligere avsnitt, kan systemets naturlige svingningsfrekvens endres ved bruk av de justerbare motvirkende anordninger 902.

I én utførelsesform kan stivhetsendringsanordningen 701 være utformet til å generere elektrisk energi og følgelig bli en del av den direkte energihøstingsprosess. Dette kan oppnås ved å lage føringen 903 delvis eller i sin helhet av et mag-netisk materiale, og montere elektriske spoler inne i fø- ringshuset 901 eller vice versa. En slik systemmodul kan både tjene funksjonen som en delenergihøster i systemet og, kanskje enda viktigere, brukes til aktivt å avstemme den vibrerende sammenstillings 250 naturlige svingningsfrekvens. Fremgangsmåtene for energigenerering ved bruk av en magnet og spole er velkjent for en fagmann på området og blir derfor ikke vist på fig. 9.

Ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse avbildet på fig. 10 blir energi generert inne i energihøstermo-dulen 203. I denne utførelsesform inneholdes energihøstermo-dulen 203 i samme hus 603 som den fleksible avstemmingsanordning 204, men i andre utførelsesformer kan disse også være atskilt i to forskjellige hus.

I denne utførelsesform omfatter energihøstermodulen 203 en energihøster 1001, angitt som en mekanisk-til-elektrisitetsenergi-omformer (som f.eks. en magnet-spole-sammenstilling) i dette skrift, hvilken er festet til den frie ende av armen 205 som befinner seg inne i huset 603.

I denne utførelsesform omfatter energihøsteren 1001 et hus 1002 som er fylt med et fluid 1004, og innvendige komponenter 1003. Energihøsteren 1001 kan være basert på et magnet-spole-prinsipp, men hvilken som helst type høster som benytter en oscillasjonsbevegelse for å generere energi, vil kunne anven-des. Siden slik høsterteknologi finnes og uten videre er til-gjengelig på markedet, er høsteren 1001 på fig. 10 bare avbildet som et hus 1002 med innvendige komponenter 1003 omgitt av gass eller væske 1004. Høsteren er typisk elektrisk forbundet med elektronikkmodulen 2 02 via elektriske kommunikasjons ledninger 1005 som er ført gjennom huset 1002 via en barriere 1006 som tilveiebringer en trykkbarriere og elektrisk gjennomføring for kommunikasjonsledningene 1005.

I én utførelsesform er huset 1002 utelatt, og de innvendige komponenter 1003 (den del av høsteren 1001 som genererer elektrisk energi) er blottlagt overfor det samme innvendige fluid, trykk og andre parametrer som foreligger inne i trykkhuset 603. I én utførelsesform er videre i det minste deler av de innvendige komponenter 1003 festet til huset 603. For eksempel kunne en magnet/magneter være festet til armen 205 og en spole/spolesammenstilling være festet til trykkhusets 603 legeme. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er spoleelementet (-elementene) festet til de oscillerende deler av systemet, mens magnetelementet (-elementene) er festet til en fast, statisk del av systemet, så som trykkhusets 603 legeme.

Kort sagt, for utførelsesformen som avbildet på fig. 10, vil de vibrasjoner 304 som er resultat av virvelavløsningsproses-sen, bli overført til den indre ende av den langstrakte arm 205 (på den del som befinner seg på innsiden av det fleksible festeledd, borte fra brønnfluidene), og energihøsteren 1001 vil derfor bli utsatt for disse vibrasjoner 3 04 som i sin tur blir omformet til elektrisk energi av nevnte energihøster 1001. I én utførelsesform av oppfinnelsen kan elektrisk energi dessuten også genereres helt eller delvis i stivhetsendringsanordningen 701 som forklart med hensyn til fig. 9 ovenfor.

En annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er avbildet på fig. 11, hvor energihøstingsprosessen foregår inne i tverrstangen 206. Her er en energihøster 1001 plassert inne i tverrstangen 206 og omgitt av et fluid 1101 som kan være hvilken som helst type gass eller væske. Denne høster 1001 kan være en separat enhet plassert inne i tverrstangen 2 06, eller tverrstangen 206 kan utgjøre energihøsterhuset 1002 slik at energihøsterens innvendige komponenter ville være montert direkte inne i tverrstangen 206. For denne utførel-sesf orm er den langstrakte arm 205 forsynt med en boring 1102 og en barriere 1103 som inneholder elektriske koplinger og tilveiebringer en trykkbarriere og elektrisk gjennomføring for de elektriske kommunikasjonsledninger 1104 som går fra energihøsteren 1001 til elektronikkmodulen 202. Enn videre vil barrieren 1103 tilveiebringe middel til å ha ulikt trykk i fluidet 1101 inneholdt i tverrstangen 206 og armen 205 sammenlignet med fluidet 605 inne i den fleksible avstemmingsanordning 204.

Et betydelig gode med utførelsesformen avbildet på fig. 11 er at energihøsteren 1001 kan monteres i et atmosfærisk kammer, eller endatil et kammer satt under vakuum. Dette vil påføre den absolutt minste fluidpåførte demping av energihøsterdelen i systemet. En energihøster montert i et væskemiljø ville lide av demping som skyldes behovet for å fortrenge fluid som en del av oscilleringsprosessen. På grunn av fluidtreghet og friksjon ville en betydelig del av den genererte vibrasjons-energi kunne gå tapt i energihøstingsprosessen og bli spredt som varme. En analog er å prøve å bevege en åre gjennom vann med den flate ende perpendikulært på bevegelsesretningen. Oppfinnelsen beskrevet i dette skrift, som bruker en trykkompensert gass i trykkhuset 603, vil redusere slik demping betydelig, men den aller minste demping ville oppnås ved å montere energihøsteren 1001 inne i et gassevakuert miljø. Ideen med å redusere nevnte fluiddemping utgjør en viktig del av denne oppfinnelse.

I en annen utførelsesform kan energi bli generert både i tverrstangen 206, stivhetsendringsanordningen 701, og i en høster montert i motsatt ende av tverrstangens 206 arm 205, eller i hvilken som helst kombinasjon av 2 av nevnte steder. Ett eksempel på en sådan er fremlagt på fig. 12, hvor energi blir generert både inne i energihøstermodulen 203 og inne i tverrstangen 206, og stivhetsendringsanordningen 701 som beskrevet med hensyn til henholdsvis fig. 10 og fig. 11. For utførelsesformen som avbildet på fig. 12, vil de fluidpåførte vibrasjoner 304 som skyldes virvelavløsning, virke på tverrstangen 206 og bli overført til den innvendige del av den langstrakte arm 205 (på den innvendige side av det fleksible festeledd), og energihøsteren 1001 vil følgelig bli utsatt for disse vibrasjoner 304 i begge ender av armen 205. I tillegg kan energi bli generert i den progressive stivhetsendringsanordning 701 som forklart med hensyn til fig. 9 ovenfor.

På fig. 13 vises én utførelsesform av elektronikkmodulen 202 og batterimodulen 201 mer detaljert. Elektronikkmodulen 202 omfatter her et elektronikkretskort 13 02 som i en foretrukket utførelsesform omfatter i det minste én mikroprosessor og en barriere 13 01 som inneholder elektriske forbindelser (ikke vist) fra de trykkavsperrede områder i systemet. Siden elekt-ronikken og batteriene vanligvis vil måtte være montert under atmosfæriske trykkforhold, tilveiebringer barrieren 1301 både en trykkbarriere og elektrisk gjennomføring for de elektriske kommunikasjonsledninger 1104 og 1005 som går fra energihøste-ren 1001 til elektronikkmodulen 202, og kommunikasjonsledningene 904 som går fra elektronikkmodulen 202 til stivhetsendringsanordningen 701.

For denne utførelsesform er elektronikkretskortet 1302 koplet til en oppladbar batteripakke 1304 via kommunikasjonsledninger 1303, og den oppladbare batteripakke 1304 er koplet til en oppgaveutførelsesanordning (ikke avbildet på fig. 13) via kommunikasjonsledninger 1305. Oppgaveutførelsesanordningen kan være for eksempel, men ikke begrenset til, en ventil, en aktuator, et telemetrisystem, en måler, en sensor osv. Elekt ronikkmodulen 202 og batterimodulen 201 er fylt med et fluid 1306, som kan være hvilken som helst type gass eller væske, typisk ved atmosfæriske trykkforhold. Elektronikkmodulen 202 og batterimodulen 201 er ikke skilt fra hverandre av en barriere i denne illustrasjon. I andre utførelsesformer kan imidlertid disse moduler være skilt fra hverandre av en barriere, så som barrieren 1301, som innbefatter elektrisk gjen-nomføring for elektriske kommunikasjonsledninger.

En alternativ utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 14. Fig. 14 illustrerer et eksempel på en underjordisk brønn 101 som virkeliggjør prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Det skal forstås at de ulike utfø-relsesformer av den foreliggende oppfinnelse som er beskrevet i dette skrift, kan benyttes i ulike orienteringer, så som skråstilt, omsnudd, horisontal, vertikal osv., og i ulike konfigurasjoner, uten at prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse fravikes.

Brønnen 101 blir i dette skrift beskrevet som at det er en produserende brønn, hvor fluid blir produsert fra en formasjon 106 og inn i en rørstreng 108 og deretter blir ført gjennom denne rørstreng til overflaten. Det skal imidlertid klart forstås at den foreliggende oppfinnelses prinsipper kan innarbeides i andre typer brønner og andre systemer, for eksempel hvor fluid blir injisert i en formasjon eller sirkulert i brønnen (som f.eks. boreoperasjoner), hvor fluider passerer fra en kilde med relativt høyt trykk til en kilde med relativt lavt trykk inne i brønnen, eller hvor fluid strømmer fra en pumpe eller annen "kunstig" trykkilde osv. Det er således ikke nødvendig, for å være i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses prinsipper, at fluider må produseres gjennom en rørstreng eller fra en brønn.

I brønnen 101 som vist på fig. 14, strømmer fluid fra formasjonen 106 inn i rørstrengen 108 gjennom en strømningsatkomst 109, som kan være, men ikke er begrenset til, perforeringer og/eller en ventil, og strømmer oppover i rørstrengen, som fremstilt ved pilene 107.

Fig. 14 illustrerer videre en utførelsesform av oppfinnelsen hvor et energigeneratorsystem 1401 av ringformet type er installert som en del av rørstrengen 108. I en annen utførel-sesform av oppfinnelsen kan nevnte ringformede type energigeneratorsystem 1401 installeres i brønnen etter kompletter-ingstrinnet ved hjelp av intervensjonsteknikker kjent i og for seg. Fluidstrøm 107 gjennom rørstrengen 108 får den ringformede type energigenerator 1401 til å generere elektrisk kraft. I denne utførelsesform er den ringformede type energigenerator 1401 installert sammen med en måler 1403, og et telemetrisystem 14 02 av ringformet type, som kan være installert på hvilken som helst dybde i brønnen 101 som en del av rørstrengen 108 eller ved hjelp av et uthentbart system, som f.eks. en pakning (som beskrevet med hensyn til fig. 1). Det skal imidlertid klart forstås at måleren 1403 og telemetrisystemet 1402 blir brukt bare som et eksempel på det brede

spekter av nedihullsverktøyer og andre typer anordninger som kan drives av den ringformede type energigenerator 1401, som f.eks. ventiler, strømningsreguleringsanordninger, kommunikasjonsanordninger osv., og den ringformede type energigenerator 1401 kan dessuten installeres i en brønn ved bruk av andre midler enn som en del av rørstrengen, som i denne utførelsesform er tatt med som et eksempel. Andre midler kan innbefatte komponenter som f.eks. pakninger, områdepakninger, borehullshengere osv.

De ulike anordninger, som f.eks. måleren 1403 og telemetrisystemet 1402, kan være elektrisk koplet til den ringformede type energigenerator 1401 via elektriske ledninger eller ledere, som er utformet integrert, eller være direkte koplet til hverandre. Enn videre kan den ringformede type energigenerator 1401 være plassert i hvilken som helst konfigurasjon i forhold til andre nedihullsanordninger, som f.eks. måleren 1403, og telemetrisystemet 1402. Konfigurasjonen illustrert på fig. 14 skal bare illustrere én mulig anvendelse av oppfinnelsen.

En foretrukket utførelsesform av den ringformede energigenerator 1401 er illustrert på fig. 15, hvor den ringformede type energigenerator 1401 omfatter et energilager 1501 av ringformet type, en elektronikkmodul 1502 av ringformet type, en energihøstermodul 1503 av ringformet type, og vibrerende sammenstillinger 1550 av ringformet type. De vibrerende sammenstillinger 1550 omfatter spesifikt fleksible avstemmingsanordninger 1504, langstrakte armer 1505, og i det minste én tverrstang 206 (to er vist). Den ringformede type energigenerator 1401 kan omfatte flere vibrerende sammenstillinger

1550. Som beskrevet med hensyn til fig. 2, er hver tverrstang 206 en virvelavløsningsanordning som har en spesifikk geometri som er nødvendig for å maksimere slik virvelavløsning når fluidstrømmen 107 treffer tverrstangen 206. I en foretrukket utførelsesform kan geometrien være basert på resultater fra detaljerte simuleringer med numeriske strømningsberegninger (Computational Flow Dynamics - CFD) hvor det benyttes ulike fluidparametrer under ulike strømningsbetingelser, og/eller fysisk testing.

Fluidstrømmen 107 kan innbefatte én eller flere væsker (som f.eks. olje, vann, gasskondensat osv.), én eller flere gasser (som f.eks. naturgass, luft, nitrogen osv.), ett eller flere faststoffer (som f.eks. sand, avleiringer, kaks knyttet til boring, syntetisk sand osv.) eller hvilken som helst kombinasjon av væsker og/eller gasser og/eller faststoffer.

Videre, ref. fig. 15, avløser tverrstangen idet fluidstrøm 107 treffer tverrstangen 206, virvler som beskrevet tidligere i dette skrift. Som for utførelsesformene forklart på fig. 1 - fig. 13, kan virvelavløsning i uønskede plan forhindres gjennom tilføyelse av en skjerm 207, typisk på hver kortside av tverrstangen/-stengene (som beskrevet i detalj med hensyn til fig. 2, 4, og 5).

Videre, ref. fig. 15, er de vibrerende sammenstillinger 1550 bygd slik at i situasjoner hvor intervensjonsverktøyer blir utplassert gjennom/forbi den ringformede type energigenerator, vil de vibrerende sammenstillinger bli tvunget mot in-nerveggen i den ringformede type energihøstermodul 1503 og tilveiebringe en størst mulig indre diameter (ID) gjennom systemet. I én utførelsesform oppnås dette gjennom et fleksibelt hengselsystem innenfor den fleksible avstemmingsanordning 1504.

Fig. 16 illustrerer et planriss ovenfra av den ringformede type energigenerator 1401 og illustrerer én mulig utførelses-form av den ringformede versjon av den foreliggende oppfinnelse omfattende fire vibrerende sammenstillinger 1550 med tilhørende komponenter. Det skal klart forstås at den foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til dette antall vibrerende sammenstillinger 1550. Idet fluidstrøm 107 (illustrert som en prikk siden fluidstrømmen 107 foregår mot opprisset på fig. 16) treffer tverrstengene 206, avløser tverrstengene 206 virvler i et asymmetrisk mønster som igjen frembringer vekslende oppdriftskrefter på tverrstengene 206 og de langstrakte armer 1505, hvilke igjen vil tvinge armene 1505 og tverrstengene 206 til å oscillere som angitt ved piler 1507.

Frekvensen til armenes 1505 og tverrstengenes 206 oscillasjoner 1507 styres av faktorer som beskrevet tidligere i dette skrift. Videre kan alle komponenter som er beskrevet for de øvrige ikke-ringformede anvendelser, innbefattes delvis eller i sin helhet også i den ringformede anvendelse. For eksempel kan fleksible avstemmingsanordninger 1504 innbefattes for å avstemme det mekaniske systems naturlige svingningsfrekvens med hensyn til de fluidpåførte oscillasjoners frekvens. I én utførelsesform kan de fleksible avstemmingsanordninger 1504 justeres autonomt under drift dersom strømnings- og/eller fluidparametrer endrer seg.

Videre, ref. fig. 15 og fig. 16, kan en energihøster 1001, i én utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, plasseres inne i tverrstengene 206, som forklart med hensyn til fig. 11, og i en annen utførelsesform kan energihøstere 1001 plasseres i forbindelse med armene 1505 inne i den ringformede type energihøstermoduls 1503 legeme, som forklart med hensyn til fig. 10, og i en annen utførelsesform kan energihøstere1001plasseres helt eller delvis inne i en fleksibel avstemmingsanordning 1504, eller en kombinasjon og/eller sammenset-ninger av ovenstående.

Fig. 17 illustrerer en alternativ utførelsesform ut over det som er vist på fig. 10, 11 og 12. I den viste utførelsesform er huset 1002 perforert ved hjelp av to kanaler 1701, 1701'. De innvendige komponenter (den del av høsteren 1001 som genererer elektrisk energi) blir derfor utsatt for det samme innvendige fluid 605, trykk og andre parametrer som måtte fore-ligge inne i trykkhuset 603. I denne utførelsesform er videre i det minste deler av de innvendige komponenter 1003 festet til huset 603, som illustrert her ved stangen 1702. For eksempel ville en magnet/magneter kunne være festet til armen 205 og en spole/spolesammenstilling være festet til trykkhu sets 603 legeme. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er spoleelementet (-elementene) festet til de oscillerende deler av systemet, mens magnetelementet (-elementene)

er festet til en fast, statisk del av systemet, så som trykkhusets 603 legeme. Videre, når det gjelder en foretrukket ut-førelsesform, medfører mengden av, plasseringen og geometrien til kanalene 1701, 1701' en absolutt minimal fluidpåført demping av systemets (innbefattende huset 603) oscillasjonsdeler som en funksjon av samhandling med innvendig fluid 605. Fortrinnsvis er det innvendige fluid 605 heller en gass enn en

væske for ytterligere å redusere nevnte samhandling og derfor minimere fluiddemping i systemet, slik at en optimal mengde kraft kan bli produsert av systemet. På grunn av trykkompenseringsanordningen 601, som fortrinnsvis skal være ganske fleksibel for ikke å dempe de fluidfremkalte oscillasjoner i uakseptabel grad, er det imidlertid urealistisk å bruke en gass under atmosfæriske betingelser da dette ville kunne forårsake at systemet klapper sammen ved at trykkompenseringsanordningen tappes inntil ødeleggelse når det befinner seg i det høyt trykksatte brønnsystem. På lignende måte ville det være like urealistisk å bruke gass ved brønntrykksbetingeIser da dette ville kunne medføre oppblåsing av trykkompenseringsanordningen og derved ødeleggelse av energigenereringsverk-tøymontasjen når nevnte verktøymontasje er plassert i atmosfæriske omgivelser før installering i en brønn.

For å overvinne utfordringen beskrevet ovenfor, illustrerer fig. 18 en trykkutjevningsmodul 1800 som gir rom for en gradvis økning av gasstrykk i det innvendige fluid 605 i energi-høstermodulen 203 under intervenering i og uthenting fra en brønn. I denne utførelsesform er trykkutjevningsmodulen 1800 plassert mellom elektronikkmodulen 202, energihøstermodulen 203, men andre konfigurasjoner og plasseringer vil kunne vel-ges. På fig. 18 er ledninger 904, 1004 og 1005 ført fra ener- gihøstermodulen 203 til elektronikkmodulen 202 via kanal 1801 i trykkutjevningsmodulen 1800. I én utførelsesform omfatter kanalen 1801 også trykkbarrierer slik som angitt med barrie-rene 1802 og 1803.

Trykkutjevningsmodulen 1800 omfatter et høytrykkskammer 1804. Dette kammer blir typisk spylt med en høytrykksgass 1805, så som nitrogen, før intervensjon og installering i brønnen. Trykkutjevningsmodulen 1800 omfatter videre et arbeidskammer omfattende en øvre seksjon 1806 og en nedre seksjon 1809 atskilt av et stempel 1808. Den øvre seksjon 1806 av arbeidskammeret står i fluidkontakt med det innvendige fluid 605 i energihøstermodulen 203 via kanalen 1807. Den nedre seksjon 1809 av arbeidskammeret står i fluidkontakt med brønnfluidet via kanalen 1810. Vær oppmerksom på at kanalen 1810 kan innbefatte filtre, fluidhastighetsreduserende anordninger og andre trekk for å kompensere for at den vil bli utsatt for brønnfluid som kan føre med seg urenheter. Stemplet 1808 er koplet til en styreventil 1811 via et skaft 1812. Stemplet

1808 blir videre skjøvet/forspent i retning av den nedre seksjon 1809 av arbeidskammeret av en fjær 1813 mot en endestop-perprofil 1816. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen påvirker fjærkraften styreventilen 1811 til å være og

holde seg i en lukket stilling når trykk i den øvre seksjon 1806 av arbeidskammeret er likt trykket i verktøyomgivelsene (dvs. atmosfæriske betingelser ved overflaten og brønntrykks-omgivelser når neddykket i brønnen). Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir fjæren videre komprimert slik at styreventilen 1811 åpner seg når det foreligger et gitt overtrykk i den nedre seksjon 1809 av arbeidskammeret med hensyn til den øvre seksjon 1806. I én utførelsesform av oppfinnelsen kreves et trykkdifferensial i området 0,07-1,38 bar (1-20 psi) for å åpne styreventilen 1811. Når styreventilen åpnes, vil komprimert gass 1805 strømme fra høytrykkskam-

meret 1804 til den øvre seksjon 1806 i arbeidskammeret og derfra inn i energihøstermodulen 203 via kanalen 1807. Dette fører til at det skjer en trykkøkning i den øvre seksjon 1806 av arbeidskammeret så vel som i det innvendige fluid 605 i

energihøstermodulen 203. Idet nevnte trykkøkning fører til at trykkdifferensialet mellom den øvre seksjon 1806 og den nedre seksjon 1809 av arbeidskammeret faller til under et gitt settpunkt (som angitt ved hjelp av en forhåndsinnstilt fjaer-kraft), vil styreventilen 1811 stenges. I en foretrukket ut-førelsesform av oppfinnelsen vil de beskrevne mekanismer sør-ge for en jevn, gradvis gasstrykksøkning i energihøstermodu-len 203 som en funksjon av neddykking av verktøymontasjen i en brønn.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen vil den grad-vise trykkspylings-/trykkutjevningsprosess som beskrevet i dette skrift, medføre at energihøstermodulen 203 kan fylles med en gass i stedet for en væske og derfor minimere væske-dempingspåvirkning på selve energigenereringsprosessen. Videre, når det gjelder en foretrukket utførelsesform, vil spyle-/utjevningsystemet gi rom for bruk av en meget fleksibel trykkompenseringsanordning 601 som gir rom for optimalisert fleksibilitet/frihet for de oscillerende deler av systemet. Videre, når det gjelder en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, blir det ikke påført noen betydelig skade eller reduksjon i fysiske egenskaper ved trykkompenseringsanordningen 601 som et resultat av funksjonaliteten tilveiebrakt gjennom trykkutjevningsmodulen 1800, hvilket betyr at trykk-kompenseringsanordningen 601 vil være i stand til å håndtere de trykkforskjeller som eventuelt måtte skapes av trykkutjevningsmodulen 1800 under normal drift.

Videre, når det gjelder en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen, er tilbakeslagsventiler 1814, 1815 inkludert i systemet for å gi rom for trygg uthenting av verktøymonta-sjen, dvs. bringe den fra en brønntilstand under høyt trykk til en atmosfærisk tilstand på jordens overflate. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er nevnte tilbakeslagsventiler innstilt til å åpne ved et gitt overtrykk. I én utførelsesform av oppfinnelsen er nevnte overtrykk i området 0,07-2,07 bar (1-30 psi). Videre kan nevnte ventiler ha en funksjon for å unngå svikt på grunn av overtrykk i systemet dersom styreventilen 1811 skulle begynne å lekke.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen kunne nevnte styreventil 1811 og tilbakeslagsventiler 1814, 1815 erstattes eller suppleres med alternative ventilutforminger, herunder så som solenoidventiler og lignende som ville kunne betjenes ved midler som f.eks. logiske funksjoner styrt av en mikrostyre-enhet basert på hensiktsmessige sensorinndata, så som inndata fra trykksensor.

I én utførelsesform av oppfinnelsen kan alternative trykkut-jevningsmoduler 1800 benyttes uten at man går ut over denne oppfinnelses idé.

Fig. 19 illustrerer en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, hvor et autonomt nedihullsverktøy 1900 er installert i rørstrengen 108 i en brønn, i nærheten av fluidstrømmens 107 senter. I den viste utførelsesform får fluidstrøm 107 to energigeneratorer 105, 105' (bare prinsippet er illustrert) til å generere elektrisk kraft.

Som det også kan ses fra fig. 19, omfatter den autonome nedihullsanordning 1900 i denne utførelsesform en kraftlagrings-seksjon 1901, så som et oppladbart batterisystem eller et kondensatorbanksystem eller en kombinasjon av de to, muligens også i kombinasjon med ikke-oppladbare batterisystemelemen-ter. Videre omfatter nedihullsanordningen 1900 en sensor og elektronikkmodul 1902. I én utførelsesform omfatter sensor-og elektronikkmodulen 1902 både følerelementer og det meste av systemelektronikk innbefattende systemlogikk. En aktuator-modul 1903 blir brukt for å forskyve et stempel 1904 inne i et strupehus 1905 for å regulere fluidstrøm 107 gjennom systemet. I én utførelsesform blir nedihullsanordningen brukt som en strømningsreguleringsanordning og/eller barriereanord-ning, mens i en annen utførelsesform av oppfinnelsen blir nedihullsanordningen 1900 brukt som en signaliseringsanord-ning som sender signaler trådløst i brønnen ved å påføre det strømmende fluid 107 trykkvariasjoner. I én utførelsesform av oppfinnelsen representerer nedihullsanordningen 1900 en kombinasjon av funksjonaliteter, herunder evnen til å sørge for én- og/eller toveis trådløs kommunikasjon. Enn videre kan den autonome nedihullsanordning 1900 anbringes i ulike konfigurasjoner i forhold til andre nedihullsanordninger, som for eksempel pakningen eller pluggsystemet 102. Konfigurasjonen illustrert på fig. 19 er bare brukt for å illustrere én mulig anvendelse av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen vist på fig. 19 er knyttet til plasseringen av energigeneratoren. I én utførelsesform av oppfinnelsen er energigeneratoren plassert i den nedre/oppstrøms ende av den autonome nedihullsanordning 1900, som vist i figurelement 105. I en annen utførelsesform av oppfinnelsen er energigeneratoren plassert inne i eller i nærheten av strupemodulen1904, 1905, festet via aksler 1905', for å høste energi fra vibrasjoner i det foreliggende strømningssystem. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er strømningssystemet i strupemodulen 1904, 1905 meget turbulent, slik at hvilken som helst hensiktsmessig fasongutforming av et vibrerende element, så som en tverrstang 206, vil sørge for oscillasjoner tilstrekkelig til å generere akseptable energinivåer, mu ligens i større utstrekning enn det som er mulig fra et opp-strøms sted som vist med figurelementet 105. Fig. 20 illustrerer et mulig supplement til en nedihulIsener-gigenerator basert på prinsipper som beskrevet i dette skrift. Her er et system med stumpt legeme, som i én utførel-sesform omfatter konstruksjoner med tverrstang 206 som beskrevet i dette skrift, illustrert ved hjelp av en sirkel, mens øvrige deler av energigeneratorer eller tilknyttede sys-temmoduler som beskrevet tidligere i dette skrift, ikke er vist. Fig. 20 illustrerer én utførelsesform av en strømningsend-ringsanordning 2000 som har en funksjon for å justere strøm-ningen for å samhandle med energigeneratoren på optimal måte med hensyn til energigenerering. For denne utførelsesform av oppfinnelsen, dirigerer strømningsendringsanordningen 2000 brønnstrømmen 107 gjennom en innsnevring 2002 før den treffer tverrstangen 206. Derved vil strømningshastigheten til det fluid som treffer tverrstangen 206, være relativt høy med hensyn til fluidstrømmen i resten av brønnen, og det kan genereres større mengder energi. Strømningsendringsanordningen kan også brukes for å oppnå et optimalt Reynolds-tall for energigenereringsformål, og i én utførelsesform kan strøm-ningsendringsanordningen reguleres og styres aktivt som en del av frekvensavstemmingsprosessen som beskrevet tidligere i dette skrift. Videre, ref. fig. 20, kan strømningsendringsan-ordningen 2000 utstyres med strømningssperreelementer 2001, så som hengslede elementer, kompressible eller oppblåsbare elastiske elementer eller hvilket som helst annet mekanisk element, aktivt styrte elementer eller elementer som skaper nevnte strømningssperre ved hjelp av passive/automatiske operasjoner. Hensikten med strømningssperreelementene 2001 er å konsentrere mest mulig av fluidstrømmen 107 til den seksjon hvor tverrstangen 206 er plassert.

I én utførelsesform av oppfinnelsen er strømningsendringsan-ordningen 2000 i stand til å skape endringer i flerfasestrøm-ning, omfattende en kombinasjon av i det minste to av komponentene olje, gass og vann, for å oppnå en optimal energigenereringsprosess. I én utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter nevnte strømningsendringsanordning 2000 for fler-fasestrømning systemelementer som skal skille fluidfasene, så som skille gassfasen fra en fluidfase, slik at energi kan høstes fra én enfaset fluidstrøm respektive flere strømmer av enfaset fluidstrømning. I én utførelsesform omfatter nevnte systemelementer for separering av fluidfasene aktive eller passive systemer for opprettelse av sentrifuge-/sykloneffekt i det flerfasede fluid. I en annen utførelsesform kan nevnte systemelementer omfatte profiler som gjør strømmen laminær og deretter skiller den ved hjelp av gravitasjonkrefter, eller en kombinasjon av fremgangsmåter som beskrevet i dette skrift.

Fig. 21 illustrerer to mulige plasseringer av en sammenstilling med stumpt legeme, så som en tverrstang 206, i en fluid-strøm. For fremkalt monofasestrøm i rør utvikler det seg typisk en karakteristisk strømningshastighetsprofil 2100. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen har den nedihulls-verktøymontasje som innbefatter en energigenerator, sentre-ringselementer og/eller lignende for å plassere tverrstangen 206 nær senteret i røret 108 og hastighetsprofilen 2100 for å oppnå en optimal virvelavløsningsvirkning. I en annen utfø-relsesform blir en annen type tverrstang 2101 som er konstruert for optimal samhandling med strømmen på et sted hvor hastighetsprofilen 2100 er asymmetrisk eller kaotisk over tverrstangen 2101, benyttet for energigenerering. I enda en annen utførelsesform blir det benyttet kombinasjoner av tverrstenger 206 og 2101 for energigenerering nede i hullet.

Fig. 22 viser en utførelsesform av oppfinnelsen knyttet til en ringformet utforming, ref. fremstillingen tilveiebrakt på fig. 15. Her skaper en ringformet strømningsendringsanordning 2200, som er festet til hovedhuset 1503 ved hjelp av stenger 2201, ringformede strømningshastighetsprofiler 2202 som er symmetriske over tverrstengenes 206 tverrsnitt perpendikulært på strømningsretningen, for å sørge for optimal virvelavløs-ning, følgelig energigenereringsprosess, så vel som mekanisk beskyttelse av tverrstengene 206 mot mekaniske intervensjons-verktøyer så vel som annen mekanisk påvirkning som ville kunne forekomme på en borehullsverktøymontasje. Den fleksible avstemmingsanordning 1504 er illustrert kun for prinsipp.

Claims

1. Elektrisitetsenergigenererende nedihullsanordning (105) for omforming av energi fra en fluidstrøm (107) som passerer anordningen (105), omfattende: - i det minste én vibrerende sammenstilling (250) som blir påvirket av fluidstrømmen (107) til å oscillere, hvilken vibrerende sammenstilling (250) innbefatter et langstrakt legeme (206) som har en lengdeakse som er innrettet ikke-parallelt med fluidstrømmen (107), et stivt legeme (205) som forbinder det langstrakte legeme (206) med et parti av anordningen plassert ned-strøms for nevnte langstrakte legeme (206); - i det minste én energihøster (203) som påvirkes av den vibrerende sammenstilling (250),karakterisert vedat den energigenererende anordning (105) er forsynt med middel (204) til å påvirke den vibrerende sammenstillings (250) svingningsfrekvens .

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at det langstrakte legeme (206) er forsynt med i det minste én skjerm (207) som er innrettet til å undertrykke virvelavløsning langs en første retning til det langstrakte legeme (206), hvor virvelavløsning i nevnte første retning demper ønsket virvelavløsning langs en andre retning til det langstrakte legeme (206) .

3. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at midlet (204) til påvirkning av svingningsfrekvensen omfatter en avstemmingsanordning (204) innrettet til å endre ett eller flere trekk ved den elektrisitetsenergigenererende nedihullsanordning (105) .

4. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at avstemmingsanordningen (204) omfatter ett eller en kombinasjon av to eller flere av: - middel til å endre den vibrerende sammenstillings (250) stivhet; - middel til å endre en dominerende svingmasse i den vibrerende sammenstilling (250); og/eller - middel til å regulere det elektriske utbytte fra en generator.

5. Anordning ifølge hvilket som helst av krav 1, 3 eller 4,karakterisert vedat midlet til å påvirke svingningsfrekvensen omfatter middel til autonom justering av nevnte frekvens under drift.

6. Anordning ifølge krav 5,karakterisertved at avstemmingsanordningen (204) videre omfatter: - i det minste én sensor for registrering av endringer i energinivåer i den vibrerende sammenstilling (250) og/eller energi produsert av energihøsteren (203); og - i det minste én aktuator som styres av en systemsty-ringsenhet, basert på tilbakemelding fra sensoren, for mekanisk og/eller elektrisk å endre trekkene ved den vibrerende sammenstilling (250).

7. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at det stive legeme er en stang (204) som strekker seg inn i et avtettet hus (601, 603) som er fylt med et fluid (605), og at i det minste én energi-høster (203) er anordnet inne i nevnte avtettede hus (601, 603) .

8. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at det stive legeme er en stang (204) som strekker seg inn i et avtettet hus (601, 603) som er fylt med et fluid (605), og at det er anordnet i det minste én energihøster (203) i et parti av det langstrakte legeme (206) .

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat fluidet (605) er en gass.

10. Anordning ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den energigenererende anordning (105) videre er forsynt med en trykkutjevningsanordning (1800) innrettet til å til-passe trykket i fluidet (605) inne i huset (601, 603) til det omgivende trykk i anordningen (105).

11. Fremgangsmåte for optimalisering av energihøsting fra et fluid (107) som strømmer i et rør, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene å anordne en elektrisitetsenergigenererende nedihullsanordning (105) i fluid-strømmen (107), hvilken anordning omfatter i det minste én vibrerende sammenstilling (250) som påvirkes av fluidstrømmen (107), og i det minste én energihøs-ter (203) som påvirkes av den vibrerende sammenstilling (250),karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å forsyne anordningen (105) med middel til å påvirke den vibrerende sammenstillings (250) svingningsfrekvens.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å forsyne den energigenererende anordning (105) med en trykkutjevningsanordning (1800) innrettet til å til-passe et fluidtrykk (605) inne i et parti (601, 603) av anordningen (105) til et omgivende trykk i anordningen .