Устройство для передачи информации при бурении



Устройство для передачи информации при бурении

 


Владельцы патента RU 2602631:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВПО "АГТУ" (RU)

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для передачи забойной информации при бурении скважин. Техническим результатом является увеличение дальности и надежности передачи информации при бурении за счет усовершенствования его конструкции. Предложено устройство для передачи информации при бурении, содержащее блок питания, соединенный с источником высоковольтных импульсов, диэлектрическую вставку, управляемый коммутатор, выход которого соединен с колонной бурильных труб. При этом в устройство дополнительно введен модулятор колебаний, установленный на забое скважины, выполненный в виде струйного генератора, выходное сопло которого соединено с сильфоном, который связан с управляемым коммутатором, один выход которого соединен с турбобуром на забое скважины, а второй - с колонной бурильных труб. Кроме того, устройство содержит резистор, заградительный фильтр, приемное устройство, установленные на устье скважины, причем резистор соединен с выходом блока питания, второй выход которого соединен с заземлителем, заградительный фильтр соединен параллельно с резистором, а вход приемного устройства соединен с выходом заградительного фильтра. 1 ил.

 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для передачи забойной информации при бурении скважин.

Известен беспроводной канал связи, содержащий расположенные на забое скважины долото, турбобур, электрический разделитель, электромашинный генератор, выход которого соединен с бурильными трубами, расположенные на устье скважины приемное устройство, один выход которого соединен с заземлителем, а второй с регистрирующей аппаратурой (см. кн. Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1982. 31 с.)

Недостатком этого устройства является невысокая дальность передачи информации.

Самым близким по технической сути является устройство для передачи забойной информации при бурении, содержащее блок питания, соединенный с источником высоковольтных импульсов, диэлектрическую вставку, управляемый коммутатор, выход которого соединен с колонной бурильных труб (см. патент RU №2132947, 1999 г.).

Недостаток устройства - использование в забойной части электронных компонентов, температурный диапазон работы которых ограничивается 135°C (кремниевые полупроводниковые структуры), и как следствие невысокая дальность передачи информации. Температура на забое скважины 5000 м составляет 200°C.

Техническая задача - создание простого и надежного устройства для передачи информации при бурении.

Технический результат - увеличение дальности и надежности передачи информации при бурении за счет усовершенствования его конструкции.

Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок питания, соединенный с источником высоковольтных импульсов, диэлектрическую вставку, управляемый коммутатор, выход которого соединен с колонной бурильных труб, дополнительно введен модулятор колебаний, установленный на забое скважины, выполненный в виде струйного генератора, выходное сопло которого соединено с сильфоном, который связан с управляемым коммутатором, один выход которого соединен с турбобуром на забое скважины, а второй - с колонной бурильных труб, резистор, заградительный фильтр, приемное устройство, установленные на устье скважины, причем резистор соединен с выходом блока питания, второй выход которого соединен с заземлителем, заградительный фильтр соединен параллельно с резистором, а вход приемного устройства соединен с выходом заградительного фильтра.

Дальность действия L устройства для передачи информации при бурении с достаточной для практики точностью определяется по формуле

здесь - средневзвешенное удельное электрическое сопротивление разреза, Ом·м; f - частота сигнала передачи, Гц; r - радиус колонны бурильных труб, м; l - длина разделителя части колонны, м; P - мощность забойного передатчика, Вт; А - коэффициент, учитывающий материал колонны (для стальных труб - 2,6; для сплавных - 0,13); m - уровень помех в полосе 1 Гц, мкВ/Гц; С - пропускная способность канала связи забоя, бит/с; η - коэффициент согласования забойного передатчика с нагрузкой.

Размещение блока питания, соединенного с источником высоковольтных импульсов, на устье скважины позволяет увеличить дальность передачи информации. Причем мощность блока питания на устье скважины может быть достаточно высокой.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, содержащее на устье скважины блок питания 1, соединенный с источником высоковольтных импульсов 2, на забое скважины диэлектрическую вставку 3, управляемый коммутатор 4, выход которого соединен с колонной бурильных труб 5, модулятор колебаний 6, установленный на забое скважины, содержащий струйный генератор 7, приемную емкость 8, струйный генератор 7 находится постоянно в рабочем состоянии и питается энергией сжатого воздуха от баллона 9, выходное сопло 10 струйного генератора 7 соединено с сильфоном 11, который связан с управляемым коммутатором 4, один выход которого соединен с турбобуром 12 на забое скважины, а второй - с колонной бурильных труб 5, резистор 13, установленный на устье скважины, соединен с выходом блока питания 1, второй выход которого соединен с заземлителем 14, заградительный фильтр 15, установленный на устье скважины, соединенный параллельно с резистором 13, приемное устройство 16, установленное на устье скважины, вход которого соединен с выходом заградительного фильтра 15, долото 17, связанное с турбобуром 12.

Устройство работает следующим образом.

В момент передачи информации об измеряемом забойном параметре на устье скважины включается в работу источник высоковольтных импульсов 2, посредством блока питания 1 электрические колебания усиливаются и поступают через заземлитель 14 и резистор 13, подключенный к колонне бурильных труб 5, в горную породу, в результате в ней возникает электрическое поле высокой напряженности. Модулятор колебаний 6, установленный на забое скважины, выполненный в виде струйного генератора 7, содержащий приемную емкость 8, находящийся постоянно в рабочем состоянии и питающийся энергией сжатого воздуха от баллона 9, в зависимости от изменения значения измеряемого забойного параметра изменяет частоту выходных импульсов, которые поступают в сильфон 11, при этом сильфон перемещается и механически воздействует на управляемый коммутатор 4, один выход которого через диэлектрическую вставку 3 соединен с колонной бурильных труб 5, а другой с турбобуром 12.

Изменение измеряемого параметра в колонне бурильных труб приводит к изменению частоты струйного генератора 7, который посредством сильфона 11 воздействует на управляемый коммутатор 4, который, замыкаясь, дополнительно подключает часть бурильных труб (турбобур 12, долото 17 и труба ниже диэлектрической вставки 3), что приводит к изменению электрического поля в горной породе, то есть изменяется сила тока. Это изменение выделяется на резисторе 13 и поступает на вход заградительного фильтра 15, где выделяется полезный сигнал от помех, который усиливается и подается на вход приемного устройства 16.

За счет установки блока питания большой мощности на устье скважины обеспечивается организация электрического поля высокой энергии, которое распространяется в горной породе на большую глубину. Если же блок питания находится на забое, то организовать электрическое поле высокой энергии невозможно за счет стесненных размеров скважины, высоких температур (200÷300°C), высоких давлений (1500÷2000 атм), высоких вибраций и т.п. Установлено, что увеличение дальности действия устройства для передачи информации при бурении возможно за счет увеличения мощности источника (см. Шишкин О.П. Электромагнитное поле колонны труб в электрическом канале связи с забоем // «Изв. ВУЗов. Сер. Нефть и газ», №7, 1966, Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1983. - 189 с).

Применение в качестве модулятора колебаний управляемого коммутатора, управляемого струйным генератором, позволяет обеспечить надежную работу забойной части канала связи в чрезвычайно тяжелых условиях забоя (см. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. - М.: Наука, 1973. - 464 с.

Было проведено физическое моделирование предлагаемого устройства. Макет устройства показал работоспособность и эффективность.

Предлагаемое устройство позволяет эффективно использовать его для передачи забойной информации при бурении скважин.

Источники информации

1. Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1983. 189 с.

2. Шишкин О.П. Электромагнитное поле колонны труб в электрическом канале связи с забоем // «Изв. ВУЗов. Сер. Нефть и газ», №7, 1966.

3. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. - М.: Наука, 1973. - 464 с.

4. Патент RU №2132947, 1999 г. (прототип).

Устройство для передачи информации при бурении, содержащее блок питания, соединенный с источником высоковольтных импульсов, диэлектрическую вставку, управляемый коммутатор, выход которого соединен с колонной бурильных труб, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введен модулятор колебаний, установленный на забое скважины, выполненный в виде струйного генератора, выходное сопло которого соединено с сильфоном, который связан с управляемым коммутатором, один выход которого соединен с турбобуром на забое скважины, а второй - с колонной бурильных труб, резистор, заградительный фильтр, приемное устройство, установленные на устье скважины, причем резистор соединен с выходом блока питания, второй выход которого соединен с заземлителем, заградительный фильтр соединен параллельно с резистором, а вход приемного устройства соединен с выходом заградительного фильтра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при подсчете запасов углеводородов в коллекторах доманиковых отложений. Технический результат - подсчет запасов углеводородов в коллекторах доманиковых отложений на основании проведения геофизических исследований существующих скважин.

Изобретение относится к способам геофизических исследований скважин для нефтяных залежей с газовыми шапками с известным минералогическим составом слагающих пород.

Изобретение относится к скважинной добыче асфальтосмолопарафиновых нефтей и их дальнейшей транспортировке по трубопроводной системе нефтесбора на территории нефтедобывающего предприятия.

Изобретение относится к средствам для исследований в скважине. Техническим результатом является повышение точности измерений в процессе бурения.

Изобретение относится к средствам оценки данных с датчиков, касающихся ремонта углеводородных скважин. Техническим результатом является улучшение операций по оценки того, надлежащим ли образом закончились операции, и улучшения безопасности персонала установки для ремонта, что в целом служит для улучшения работы установки для ремонта скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении геофизических исследований в горизонтальных и наклонно-направленных действующих нефтяных скважинах.

Изобретение относится к области геофизики, к интерпретации материалов геофизических исследований скважин (ГИС) на стадиях разведки и разработки месторождений углеводородов и предназначено для обнаружения трещин.

Изобретение относится к обнаружению местоположений границ пластов на основании измерений удельного сопротивления на нескольких глубинах размещения инструмента в стволе скважины.

Изобретение относится к средствам для оптимизации газлифтных операций. Техническим результатом является повышение качества оптимизации газлифтных операций.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к способам мониторинга состояния телемеханизированных добывающих и паронагнетательных скважин, погружного оборудования на месторождении добычи сверхвязкой нефти (СВН).

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано для исследований циркуляционных процессов в скважине. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения параметров циркуляции бурового раствора для исследования различных скважинных процессов. В способе моделирования циркуляции бурового раствора в скважине определяют свойства исследуемого бурового раствора, фиксируют промысловые значения внутреннего диаметра скважины Dc1 (м) и наружного диаметра бурильных труб dтр1 (м). Далее проводят расчет внутреннего модельного диаметра скважины Dc2 (м) для имитатора ствола скважины с выходным патрубком и наружного модельного диаметра бурильных труб dтр2 (м) для имитатора бурильной колонны модели буровой скважины, используя геометрическое подобие. Затем изготовляют имитатор ствола скважины с выходным патрубком и имитатор бурильной колонны, загружают взвешенную массу шлама в имитатор ствола скважины с выходным патрубком, устанавливают фильтрационную сетку на выходе из выходного патрубка имитатора ствола скважины. Также заполняют емкость для бурового раствора исследуемым раствором, устанавливают фактическую скважинную производительность Q1 (м3/с), определяют значения Рейнольдса для скважины Re1 и для модельной скважины Re2, на основе скорости течения в кольцевом пространстве Vк (м/с), которую выражают как отношение производительности Q (м3/с) к площади поперечного сечения кольцевого пространства скважины S (м2) и внутреннего диаметра скважины Dc (м), наружного диаметра бурильных труб dтр. (м), плотности бурового раствора ρб. р (кг/м3), динамической вязкости η (Па·c), рассчитывают число Рейнольдса Re. После чего приравняют скважинное значение Рейнольдса Re1 к модельному значению Рейнольдса Re2 и определяют модельную производительность бурового насоса Q2 (м3/с). Затем в емкость для бурового раствора погружают насос, соединенный с лабораторным автотрансформатором регулируемым, устанавливают необходимое напряжение на лабораторном автотрансформаторе регулируемом в зависимости от рассчитанного значения модельной производительности бурового насоса Q2 (м3/с). 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способам мониторинга состояния телемеханизированных скважин, погружного оборудования на месторождении добычи нефти. Техническим результатом является появление конкретного способа контроля функционирования нефтепромысловых объектов и погружного оборудования по данным телеметрии на месторождениях добычи нефти. Способ контроля состояний телемеханизированных нефтепромысловых объектов с помощью нейросетевого анализа, заключается в подготовке данных из архива в виде n-размерных векторов состояний скважин, формировании карты Кохонена, формировании выборки данных из архива базы в виде n-размерных векторов состояний скважин. Алгоритм нейросетевого анализа использует зависимый параметр, вычисляются прогнозные значения зависимого параметра, вычисляется разница между расчетным и замеренным значениями зависимого параметра. Результаты работы алгоритма представляются в виде совместного графика двух переменных: средней дистанции между векторами входных параметров и вектором модели для каждой скважины и разницы между значениями расчетного и замеренного значения зависимого параметра для каждой скважины. 3 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для измерения энергетических характеристик вибраций бурильных труб при бурении скважин в условиях вечной мерзлоты. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости и обеспечение одинаковой чувствительности датчиков. Устройство содержит датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций бурильных труб, установленные на объекте и подключенные выходами к обрабатывающей и регистрирующей аппаратуре. Датчики вертикальных и горизонтальных составляющих вибраций выполнены на основе двух волоконно-оптических интерферометров Цендера-Маха, между предметной и опорной волоконными катушками которых расположены инерционные массы, подвижные соответственно вдоль вертикальной и горизонтальной осей, контактирующие с предметной и опорной катушками, механически связанные с исследуемым объектом, при этом обрабатывающая и регистрирующая аппаратура выполнена в виде компьютера. При этом предметные и опорные катушки интерферометров намотаны с натягом на боковые поверхности упругих цилиндров, соприкасающихся своими основаниями с основаниями соответствующих инерционных масс, выполненных также в виде цилиндров того же диаметра, что и упругие цилиндры, а волоконно-оптические интерферометры Цендера-Маха выполнены с одним источником когерентного излучения. 4 ил.
Наверх