Способ передачи телеметрической информации с забоя шельфовой скважины на морскую платформу
Владельцы патента RU 2523324:
Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)
Изобретение относится к системам передачи телеметрической информации для морских буровых установок. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, чувствительности, а также снижение энергетического потенциала электромагнитного канала передачи телеметрической информации при меньшем количестве приборов, необходимых для передачи телеметрической информации с забоя шельфовой скважины на морскую платформу. Способ передачи телеметрической информации с забоя шельфовой скважины на морскую платформу содержит этапы, на которых формируют скважинную информацию в виде электромагнитного сигнала, излучают этот сигнал с помощью излучателя и принимают телеметрическую информацию в виде электромагнитного сигнала. При этом прием телеметрической информации осуществляют с помощью кабельной антенны с отрицательной плавучестью. Причем в состав кабельной антенны входят активный двухэлектродный участок и симметричный фидер в виде скрученной пары проводов. При этом длина фидера выбирается не меньше глубины моря в месте погружения кабельной антенны на шельф. Кроме того, сигнал, принимаемый антенной может быть усилен с помощью усилителя, включенного в состав кабельной антенны между активным двухэлектродным участком и симметричным фидером. Дополнительно принимаемый сигнал фильтруют с помощью режекторного фильтра, включенного в состав кабельной антенны между двухэлектродным участком и усилителем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение. Изобретение относится к системам передачи телеметрической информации для морских буровых установок.
Уровень техники.
К аналогам изобретения относятся технические решения, использующие беспроводной электромагнитный канал связи для передачи телеметрической информации с забоя континентальной скважины на поверхность (патенты РФ на изобретения №№2426878, 2200835, 2378509, 2351759, патенты РФ на полезные модели №№60626, 85193, 90124). Однако высокий уровень затухания электромагнитного поля в морской воде наряду с высоким уровнем атмосферных помех и помех, создаваемых оборудованием буровой установки, не позволяют использовать эти изобретения в морских условиях из-за крайне низкой эффективности.
Ближайшим аналогом (прототипом) изобретения является способ беспроводной связи в подводной среде (патент РФ №2323336, пункт 1 формулы изобретения).
Способ беспроводной связи в подводной среде, выбранный за прототип, заключается в том, что обеспечивают беспроводную электрическую связь между электрическими приборами, размещенными в подводной буровой скважине, и электрическими приборами, размещенными на морском дне или на коротком расстоянии от него, через пласт для определения характеристик пластового резервуара; обеспечивают беспроводную электрическую связь между электрическими приборами, которые размещены на морском дне или на коротком расстоянии от него, через морскую воду для исследования характеристик пласта.
К недостаткам способа-прототипа следует отнести:
- необходимость использования для передачи телеметрической информации от забоя шельфовой скважины на морскую платформу промежуточного звена (электрических приборов, размещаемых на морском дне или в непосредственной близости от него), которые требуют обслуживания, снижают надежность системы передачи информации и ведут к ее удорожанию;
- высокий уровень атмосферных помех и помех, создаваемых оборудованием буровой установки, которые снижают чувствительность поверхностного приемного узла и эффективность системы.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности, чувствительности и снижение энергетического потенциала электромагнитного канала передачи телеметрической информации от забоя шельфовой скважины на морскую платформу.
Технический результат - уменьшение количества приборов, необходимых для реализации данного способа.
Раскрытие изобретения
Решение поставленной задачи достигается за счет использования для приема сигналов скважинного забоя антенны в виде кабеля с отрицательной плавучестью, в состав которого входят двухэлектродный активный участок с усилителем и режекторным фильтром в его основании и симметричный фидер, соединяющий активный участок с приемной аппаратурой, расположенной на морской платформе. При этом длина фидера выбирается достаточной для погружения активной части антенны на дно моря для исключения влияния атмосферных помех и помех, создаваемых оборудованием буровой платформы, на чувствительность приема, а следовательно, и на необходимую для обеспечения связи энергетику канала. Отрицательная плавучесть исключает возможность всплытия кабеля. Использование усилителя в основании активного участка антенны позволяет повысить помехозащищенность передачи сигнала по длинному симметричному фидеру, а использование режекторного фильтра - исключить влияние мощных дискретных помех промышленного происхождения.
Краткое описание чертежей.
Структура электромагнитного канала связи, реализующего предложенный способ передачи телеметрической информации, показана на фиг.1.
Вариант конструкции кабельной антенны, входящей в состав электромагнитного канала связи, показан на фиг.2.
На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения:
1 - колонна бурильных труб,
2 - электрический разделитель,
3 - аппаратура формирования сигнала,
4 - скважинный передатчик,
5 - верхний электрод,
6 - нижний электрод,
7 - верхняя часть колонны бурильных труб,
8 - нижняя часть колонны бурильных труб;
9 - кабельная антенна,
10 - активный двухэлектродный участок кабельной антенны,
11 - симметричный фидер кабельной антенны,
12 - приемное устройство,
13 - антенный усилитель,
14 - режекторный фильтр.
Осуществление изобретения
Способ передачи телеметрической информации по электромагнитному каналу связи заключается в формировании скважинной информации в виде электрического сигнала, излучении его с помощью излучателя, состоящего из двух частей буровой трубы, разделенных диэлектрической вставкой, в окружающее пространство, приеме электромагнитного сигнала на погруженный активный участок кабельной антенны, усилении его при необходимости с помощью антенного усилителя, подавлении при необходимости сосредоточенных по спектру помех промышленного происхождения с помощью режекторного фильтра и передаче сигнала по симметричному фидеру на приемную аппаратуру морской платформы.
Способ выполняют следующим образом. В скважине, содержащей колонну бурильных труб 1, разделенных электрическим разделителем 2, помещают аппаратуру формирования сигнала 3, содержащего телеметрическую информацию, и скважинный передатчик 4. Передатчик 4 подключают к верхнему 5 и нижнему 6 электродам электрического разделителя 2, которые соединяют, соответственно, с верхней 7 и нижней 8 частями колонны бурильных труб 1, выполняющими роль излучателя электромагнитного сигнала, содержащего телеметрическую информацию, в окружающее пространство. Прием электромагнитного сигнала осуществляют на кабельную антенну 9, в состав которой вводят активный двухэлектродный участок 10 и симметричный фидер 11, выполненный в виде скрученной пары проводов и подключенный, с одной стороны - к активному участку 10, а с другой - к приемному устройству 12, которое располагают на буровой платформе. Для снижения влияния атмосферных помех и помех, создаваемых оборудованием буровой платформы на чувствительность приема, активный участок кабельной антенны 10 погружают на дно, что обеспечивается выбором длины фидера 11 и отрицательной плавучестью кабельной антенны. Для защиты принятого сигнала от влияния помех, создаваемых оборудованием буровой платформы, при передаче его от активного участка 10 на приемник 12, симметричный фидер 11 выполняют в виде скрученной пары проводов, при этом длина фидера выбирается не менее глубины моря в месте погружения двухэлектродной кабельной антенны на шельф. В качестве дополнительной меры повышения помехозащищенности приема и передачи телеметрической информации между активным участком 10 и фидером 11 при необходимости включают антенный усилитель 13 и режекторный фильтр 14.
Данная совокупность признаков способа реализована в опытном образце комплекта аппаратуры морского канала передачи телеметрической информации.
Таким образом, данным способом передачи телеметрической информации достигается заявленный технический результат - уменьшение количества приборов, требуемых для передачи информации с забоя шельфовой скважины на морскую платформу.
1. Способ передачи телеметрической информации с забоя шельфовой скважины на морскую платформу, заключающийся в формировании скважинной информации в виде электромагнитного сигнала, излучении электромагнитного сигнала с помощью излучателя, приеме телеметрической информации в виде электромагнитного сигнала, отличающийся тем, что прием телеметрической информации на платформе осуществляют с помощью кабельной антенны с отрицательной плавучестью, в состав которой входят активный двухэлектродный участок и симметричный фидер в виде скрученной пары проводов, длина которого выбирается не меньше глубины моря в месте погружения двухэлектродной кабельной антенны на шельф.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал, принимаемый активным двухэлектродным участком, усиливают с помощью усилителя, включенного в состав кабельной антенны между активным двухэлектродным участком и симметричным фидером.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сигнал, принимаемый активным двухэлектродным участком, фильтруют с помощью режекторного фильтра, включенного в состав кабельной антенны между двухэлектродной антенной и усилителем.
