Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации


 


Владельцы патента RU 2574647:

Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") (RU)

Изобретение относится к области геофизических измерений в стволе скважины, в частности к системам телеметрии скважин между наземным блоком управления и скважинным оборудованием, размещенным в стволе скважины, проходящей через геологический пласт. Техническим результатом является обеспечение точного и надежного обмена информацией между скважинным оборудованием и наземными системами регистрации и управления без «мокрого» контакта геофизического кабеля со скважинным прибором. Предложен способ бесконтактной телеметрии скважин, включающий операции передачи и считывания спектра информации между наземной системой регистрации и управления и комплексным скважинным прибором посредством промежуточного приемо-передающего устройства, спускаемого на геофизическом кабеле и стыкующегося со скважинным устройством. При этом приемо-передающее устройство предварительно оснащают малогабаритной антенной и преобразователем спектра сигналов, скважинное устройство оснащают ответной малогабаритной антенной и ответным преобразователем спектра сигналов для передачи информации. Причем передачу информации осуществляют по кабельно-магнитному каналу связи, при этом считываемый и передаваемый в коде Манчестер-2 спектр информации между приемо-передающим устройством и комплексным скважинным устройством в процессе работы переносят в высокочастотную область и обратно. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области геофизических измерений в стволе скважины, а именно к телеметрическим системам передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным инструментом (устройством), размещенным в стволе скважины, проходящей через геологический пласт.

Описание уровня техники

Телеметрические системы, используемые для анализа и управления работами в стволе скважины, позволяют более эффективно управлять бурильной системой и осуществлять сбор и передачу информации для анализа свойств пласта и других факторов, влияющих на бурение. Различные телеметрические устройства позволяют осуществлять измерение и каротаж данных и передавать такие данные на наземную систему управления. Существуют различные подходы к передаче данных между скважинной и наземной аппаратурой. Несмотря на развитие и усовершенствование телеметрических устройств, для работ в стволе скважины сохраняется необходимость в обеспечении дополнительной надежности и возможностей канала связи телеметрии.

Как и любое скважинное устройство, телеметрические системы имеют свои слабые места и функциональные ограничения.

Так применение в качестве канала передачи информации каротажного кабеля с прямой связью невозможно в процессе бурения и на буровых трубах. Для этих целей используется каротажный кабель с «мокрым» концом, однако этот вариант отличается низкой надежностью.

Применение электромагнитного канала связи по породе скважины зависит от геолого-технологических условий и, соответственно, имеет низкую надежность.

Известные линии связи телесистем порой бывает трудно проводить через скважинные устройства (например, бурильные ясы). Соединения, используемые в линиях связи, подвергаются неблагоприятным воздействиям скважинной среды, вибрациям, экстремальным давлениям и температурам

Широкое применение в процессе бурения имеет гидравлический канал связи, но его возможности ограничены односторонней линией связи, низкой скоростью передачи (не более 100 Гц), специальными требованиями к буровому раствору и сложностью в эксплуатации. Аналогичные недостатки имеет также акустический канал связи.

Таким образом сохраняется необходимость в наличии телеметрических систем, способных обеспечивать простоту и надежность работы и быть совместимыми с различными инструментами и компоновками низа бурильной колонны.

Известна телеметрическая система и способ телеметрии в стволе скважины (РФ. патент №2444622, E21B 47/12, 2012), содержащая телеметрическую систему бурильной колонны для связи с наземной аппаратурой и гибридную телеметрическую систему для связи телеметрической системы бурильной колонны со скважинным инструментом, выполненную в виде удлиненного элемента (кабеля, специализированной трубы) с верхним и нижним соединителями на концах, стыкующимися с телеметрической системой бурильной колонны и со скважинным устройством соответственно.

Телеметрическая система обеспечивает успешный обход стабилизаторов, ясов, утяжелителей, расположенных в компоновке низа бурильной колонны, и проводит сигналы меду соседними компонентами измерительного комплекса и наземной аппаратурой, что позволяет применять различные каналы передачи данных. При этом наличие гибридной телеметрической системы усложняет конструкцию, увеличивая ее громоздкость, а также усложняет электронные схемы наземной аппаратуры, обеспечивающей управление процессом измерений, прием и преобразование получаемых параметров, и, соответственно, усложняет методику обработки информации.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности и быстродействия передачи параметров телеизмерительной системы посредством обеспечения комбинированного канала двухсторонней связи между скважинным прибором и наземной аппаратурой.

Поставленная задача решается следующим способом.

В соответствии со способом бесконтактной телеметрии скважин, включающим операции передачи и считывания спектра информации между наземной системой регистрации и управления и комплексным скважинным прибором посредством промежуточного приемо-передающего устройства, спускаемого на геофизическом кабеле и стыкующегося с комплексным скважинным прибором, согласно изобретению промежуточное приемо-передающее устройство предварительно оснащают малогабаритной антенной и преобразователем спектра сигналов, комплексный скважинный прибор оснащают ответной малогабаритной антенной и ответным преобразователем спектра сигналов, и осуществляют передачу информации по беспроводному кабельно-магнитному каналу связи. При этом считываемый и передаваемый в коде Манчестер-2 спектр информации между промежуточным приемо-передающим устройством и комплексным скважинным прибором в процессе работы переносят в высокочастотную область и обратно.

Для реализации предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин в телеметрической системе, содержащей наземную систему регистрации и управления, комплексный скважинный прибор с посадочным гнездом на верхнем конце и спускаемое на геофизическом кабеле промежуточное приемо-передающее устройство, входящее свободным концом в посадочное гнездо комплексного скважинного прибора, согласно изобретению промежуточное приемо-передающее устройство оснащено малогабаритной антенной и преобразователем спектра сигналов, а комплексный скважинный прибор оснащен ответной малогабаритной антенной и ответным преобразователем спектра сигналов, установленными в корпусе комплексного скважинного прибора в непосредственной близости к посадочному гнезду.

Предложенные способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации имеют следующие преимущества по сравнению с известными, а именно:

применение предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин посредством беспроводного бесконтактного комбинированного канала связи наземной системы регистрации и управления со скважинным прибором

- обеспечивает повышение скорости, точности и надежности обмена информацией между ними без изменения конструкции;

- исключает влияние сопутствующих факторов (шумы, состояние среды и т.п.) на точность передаваемых параметров;

- делает коммуникацию более надежной по сравнению с использованием соединений типа «мокрый контакт».

Телеметрическая система для реализации предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин имеет следующие преимущества, по сравнению с известными:

- оснащение промежуточного приемо-передающего устройства и комплексного скважинного прибора антеннами обеспечивает возможность бесконтактной связи наземного блока управления со скважинным прибором, повышая тем самым надежность связи между ними и точность передаваемой информации;

- оснащение антенн преобразователями спектра сигналов обеспечивает возможность переноса передаваемого в коде Манчестер-2 спектра информации в высокочастотную область и обратно, что позволяет значительно уменьшить габариты антенн до значений, не превышающих размеров посадочного гнезда комплексного скважинного прибора;

- наличие съемного промежуточного приемо-передающего устройства на геофизическом кабеле с бесконтактным соединением повышает оперативность исследований, сокращает время простоя скважины, так как обеспечивает возможность передачи информации непосредственно в процессе работы комплексного скважинного прибора, размещаемого на буровом инструменте или на буровых трубах, без остановки скважины.

На чертеже показана схема телеметрической системы для реализации способа бесконтактной телеметрии скважин.

Телеметрическая система представляет собой комплекс из наземной системы регистрации и управления 1, связанного с ней посредством каротажного кабеля 2 промежуточного приемо-передающего устройства 3 и комплексного скважинного прибора 4, размещаемого в скважине на буровом инструменте или на трубах (не показано). Комплексный скважинный прибор 4 в верхней части оснащен посадочным гнездом 5 для стыковки с приемо-передающим устройством 3. Приемо-передающее устройство 3 оснащено малогабаритной антенной 6 и преобразователем спектра сигналов 8, а комплексный скважинный прибор оснащен малогабаритной антенной 7 и преобразователем спектра сигналов 9, установленными в корпусе скважинного прибора в области посадочного гнезда 5.

На практике к каротажному кабелю 2 подключается приемо-передающее устройство 3, оснащенное преобразователем 8 спектра сигналов и антенной 6. При спуске в скважину приемо-передающее устройство 3 входит в посадочное гнездо 5 комплексного скважинного прибора 4 и фиксируется в нем под действием собственной силы тяжести. Посадочное гнездо 5 фиксирует геофизический кабель 4, обеспечивая связь между антеннами 6 и 8. В процессе работы телеметрической системы спектр передаваемых и принимаемых в коде Манчестер -2 сигналов между наземными системами регистрации и управления 1 и комплексным скважинным прибором 4 переносится посредством преобразователей 8 и 9 в спектр радиочастот (5-10 МГц), который излучается антеннами 6 и 7 соответственно. Поскольку антенны 6 и 7 находятся на минимальном фиксированном расстоянии друг от друга, образуется надежная бесконтактная электромагнитная связь между скважинным прибором 4 и наземными системами регистрации и управления 1.

Таким образом, отсутствие непосредственного «мокрого» контакта между геофизическим кабелем 2 и комплексным скважинным прибором 4 обеспечивает надежность обмена информацией между скважинным оборудованием и наземными системами регистрации и управления 1, а также повышает точность передаваемой информации, поскольку последняя не зависит от влияния факторов окружающей среды. При этом скорость передачи информации ограничивается только параметрами каротажного кабеля.

1. Способ бесконтактной телеметрии скважин, включающий операции передачи и считывания спектра информации между наземной системой регистрации и управления и комплексным скважинным прибором посредством промежуточного приемо-передающего устройства, спускаемого на геофизическом кабеле и стыкующегося со скважинным устройством, отличающийся тем, что приемо-передающее устройство предварительно оснащают малогабаритной антенной и преобразователем спектра сигналов, скважинное устройство оснащают ответной малогабаритной антенной и ответным преобразователем спектра сигналов, осуществляют передачу информации по кабельно-магнитному каналу связи, при этом считываемый и передаваемый в коде Манчестер-2 спектр информации между приемо-передающим устройством и комплексным скважинным устройством в процессе работы переносят в высокочастотную область и обратно.

2. Телеметрическая система для реализации способа бесконтактной телеметрии скважин по п. 1, содержащая наземную систему регистрации и управления, комплексный скважинный прибор с посадочным гнездом на верхнем конце и спускаемое на геофизическом кабеле промежуточное приемо-передающее устройство, входящее свободным концом в посадочное гнездо комплексного скважинного прибора, отличающаяся тем, что приемо-передающее устройство оснащено малогабаритной антенной и преобразователем спектра сигналов, а комплексный скважинный прибор оснащен ответной малогабаритной антенной и ответным преобразователем спектра сигналов, установленными в корпусе комплексного скважинного прибора в непосредственной близости к посадочному гнезду.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин. В скважинной установке с системой контроля и управления эксплуатацией месторождений, включающей по меньшей мере одну колонну (1) насосно-компрессорных труб (НКТ) с постоянным или переменным диаметром и открытым или заглушенным нижним концом, оснащенную, между пластами или выше и между пластами, одним или несколькими пакерами (3) и расположенными на уровне пластов скважины модулями (4), модуль (4) расположен между насосно-компрессорными трубами и соединен с ними при помощи переходников (7).

Изобретение относится к мониторингу продуктивных нефтегазовых скважин в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение своевременной идентификации любых проблем и регулирование параметров процесса отработки скважин.

Изобретение относится к средствам регистрации передачи данных в скважине. Техническим результатом является повышение надежности регистрации и передачи информации из скважины на поверхность по непрерывной линии передачи.
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину. Способ основывается на креплении к концу колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) скважинных приборов, к которым присоединен конец отрезка кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикального участка скважины.

Изобретение относится к токопроводящим соединениям бурильных труб для передачи сигналов между забоем скважины и поверхностью. Техническим результатом является повышение точности и надежности соединения за счет исключения несовпадения и осевых промежутков между электрическими контактами при сборке.
Изобретение относится к средствам передачи данных с забоя скважины при кодировании информации шумоподобными сигналами (ШПС). Техническим результатом является обеспечение эффективного использования доступной полезной нагрузки информационного пакета в канале связи с ШПС и сделать значительно более гибкой последовательность передач измеренной скважинной информации.

Предложенная группа изобретений относится к области бурения скважин и предназначена для передачи забойной информации на земную поверхность по электромагнитному каналу связи.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в процессе бурения газонефтяных скважин с использованием телеметрических систем с беспроводным электромагнитным каналом связи.

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для снабжения электроэнергией автономной скважинной аппаратуры. Техническим результатом является повышение надежности генератора и снижение трудоемкости проведения ремонтных и профилактических работ.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении каротажных работ. Заявлены способы и системы для скважинной телеметрии с использованием прибора, сконфигурированного или спроектированного для развертывания в буровой скважине, пересекающей подземный пласт.

Настоящее изобретение относится к системе обеспечения эксплуатации скважины и может быть использовано для передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему сбора данных на поверхности по кабелю. Система содержит приемопередатчик на поверхности, кабель, приемопередатчик в скважине, каротажный прибор и приводное устройство. Приемопередатчик в скважине соединен с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля. Приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов для передачи данных по кабелю путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста. Приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор получают питание по кабелю. Кроме того, изобретение относится к скважинному снаряду. Технический результат - повышение скорости связи между датчиками в скважине и установкой на поверхности при одновременном обеспечении высокой мощности для системы обеспечения эксплуатации скважины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области геофизических и технологических исследований скважин в процессе бурения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей для передачи информации с любым каналом связи. Предложен электрический разделитель-ретранслятор, содержащий составной металлический корпус с присоединительными резьбами на обоих концах, состоящий из верхнего и нижнего переводников, а также промежуточной изоляционной вставки, расположенной между ними, соединенных между собой резьбовыми соединениями, в которых отдельные металлические части изолированы друг от друга слоем диэлектрика. Кроме того, устройство содержит участок наружного покрытия из диэлектрического материала, диэлектрическую втулку с каналом для прохождения бурового раствора и установленный внутри диэлектрической втулки электронный блок, подсоединенный одним контактом через металлические детали к нижнему переводнику, а другим контактом - к верхнему переводнику. При этом электронный блок снабжен приемопередатчиком сигналов и блоком питания и помещен в дополнительный металлический кожух, снабженный центраторами, который установлен в канале для прохождения бурового раствора с возможностью его беспрепятственного прохождения, и закреплен к нижнему переводнику при помощи гайки со штырем, выполняющих функцию электрического контакта нижней части металлического кожуха электронного блока с указанным переводником. Вход электронной схемы соединен с контактным штырем электрическими проводами, а вход электронного блока в верхней части металлического кожуха соединен проводной связью с электрическим разъемом для ответного соединения с электронным блоком основной телесистемы. 3 ил.

Изобретение относится к способам и системам телеметрии скважин между наземным блоком управления и скважинным устройством, размещенным в стволе скважины, проходящей через геологический пласт. Техническим результатом является обеспечение точного и надежного обмена информацией между скважинным оборудованием и наземными системами регистрации и управления при отсутствии «мокрого» контакта геофизического кабеля со скважинным прибором. Предложена телеметрическая система, содержащая наземный блок управления, скважинное устройство с посадочным гнездом на верхнем конце и спускаемое на геофизическом кабеле приемопередающее устройство, выполненное с возможностью стыковки свободным концом в посадочное гнездо скважинного устройства. При этом приемопередающее устройство оснащено малогабаритным акустическим приемником-излучателем, а комплексный скважинный прибор оснащен ответным акустическим приемником-излучателем, установленным в корпусе скважинного прибора в непосредственной близости к посадочному гнезду. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам для направленного бурения скважин, в частности к электромагнитным каротажным средствам при параллельном бурении скважин. Техническим результатом является повышение качества получаемых сигналов при определении местонахождения второго ствола скважины относительно первого, за счет оптимизации расстояния передатчик-приемник и рабочей частоты каротажного инструмента. Предложен способ промысловых геофизических исследований для бурения второго ствола в определенной позиции относительно первого ствола в пласте с высоким электрическим сопротивлением, включающий в себя: получение результатов измерения сопротивления пласта из первого ствола; определение ожидаемого уровня сигнала окружающей среды для второго ствола, находящегося в определенной позиции относительно первого ствола, по меньшей мере, частично по результатам измерений сопротивления пласта; сравнение уровня сигнала обнаружения для первого ствола с ожидаемым уровнем сигнала окружающей среды, чтобы определить диапазон приемлемых величин расстояния передатчик-приемник и рабочей частоты, обеспечивающий превышение ожидаемого уровня сигнала окружающей среды уровнем сигнала обнаружения для первого ствола; выбор, по меньшей мере, одной из величин расстояния передатчик-приемник и рабочей частоты из определенного диапазона и обеспечение в компоновке низа бурильной трубы второго ствола каротажного инструмента с наклонными антеннами, имеющего выбранное расстояние между антеннами и/или рабочую частоту. Раскрыт также инструмент для осуществления указанного способа. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 25 ил.
Наверх