Система электрической беспроводной связи между забойной телеметрической системой и дополнительным измерительным модулем

Изобретение относится к области промысловой геофизики, а именно к телеметрическим системам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передачи их на поверхность. Система электрической беспроводной связи между забойной телесистемой и дополнительным измерительным модулем, состоящая из забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, диамагнитную трубу, забойный двигатель, блок питания, измерительный модуль, отдельно установленный в диамагнитной трубе бурильной колонны дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также расположенные в выемках корпуса в его герметичной части электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, дополнительный измерительный модуль содержит первое приемопередающее устройство, напротив которого в выемке корпуса внешней трубы забойного двигателя расположен первый приемопередатчик-ретранслятор, выше от него на определенном расстоянии в выемке корпуса расположен второй приемопередатчик-ретранслятор, а третий приемопередатчик-ретранслятор расположен в выемке корпуса диамагнитной трубы, соединенной с забойным двигателем резьбовым соединением, внутри диамагнитной трубы напротив третьего приемопередатчика-ретранслятора расположен модуль второго приемопередающего устройства, забойной телеметрической системой. Причем приемопередатчики-ретрансляторы, расположенные в выемках корпуса внешней трубы забойного двигателя, а также первое приемопередающее устройство закрыты герметичными крышками из радиопрозрачного материала. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение надежности, расширение функциональных возможностей системы для передачи информации с любым каналом связи. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин и передачи этих параметров на поверхность по любому каналу связи.

Известно устройство электрического разделителя (RU 2425214, опубл. 27.02.2011) с центральным промывочным отверстием, содержащее 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, участок наружного покрытия из диэлектрического материала, канал для прохождения бурового раствора, в котором установлена диэлектрическая втулка с электронным блоком скважинного прибора телеметрической системы. Один из контактов подсоединяется через металлические детали электронного блока к верхнему переводнику, а другой - к нижнему.

Известное устройство предназначено для излучения сигналов по электромагнитному каналу связи от основной телесистемы, установленной внутри электрического разделителя. В известном устройстве невозможен прием сигналов от отдельного модуля измерения забойных параметров, например, НДМ (наддолотный модуль) или МИПО (модуль измерения положения отклонителя).

Известно устройство (RU 2351759, опубл. 10.04.2009) для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи, принятое в качестве прототипа, состоящее из забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, диамагнитную трубу, забойный двигатель, блок питания, измерительные модули, модуль передающего устройства с приемно-обрабатывающим блоком, электрический разделитель и отдельно установленный в бурильной колонне дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, центральный электрод, расположенный на корпусе и электрически изолированный от корпуса, а также расположенные в выемках корпуса в его герметичной части электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, причем указанный центральный электрод на корпусе вынесен из герметичной части корпуса с выемками и отделен от этой части уплотнительными элементами, при этом указанный центральный электрод снабжен точечными электроконтактами, изолированными от корпуса, а точечные электроконтакты соединены с электрическими схемами токопроводами, проложенными в каналах стенок корпуса и снабженными гермовводами на концах.

Недостатками известного устройства являются:

- сложность конструкции;

- низкая надежность дополнительного измерительного модуля;

- увеличение расстояния непромера за счет вставки разделителя перед измерительными модулями;

- возможность работы телесистемы только с электромагнитным каналом связи с поверхностью.

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является упрощение конструкции предлагаемой системы, повышение надежности и точности, а также расширение функциональных возможностей системы для передачи информации с любым каналом связи.

Решение технической проблемы достигается тем, что в системе электрической беспроводной связи между телеметрической системой и дополнительным измерительным модулем, состоящей из забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, диамагнитную трубу, забойный двигатель, блок питания, измерительный модуль, отдельно установленный в бурильной колонне дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также расположенные в выемках корпуса в его герметичной части электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, при этом дополнительный измерительный модуль содержит первое приемопередающее устройство, напротив которого в выемке корпуса внешней трубы забойного двигателя расположен первый приемопередатчик-ретранслятор, выше от него на определенном расстоянии в выемке корпуса внешней трубы забойного двигателя расположен второй приемопередатчик-ретранслятор, а третий приемопередатчик-ретранслятор расположен на определенном расстоянии выше второго в выемке корпуса диамагнитной трубы, соединенной с забойным двигателем резьбовым соединением, внутри диамагнитной трубы напротив третьего приемопередатчика-ретранслятора расположен модуль второго приемопередающего устройства, забойной телеметрической системой. Расстояние между приемопередатчиками-ретрансляторами определяют исходя из уверенного приема сигнала. Приемопередатчики-ретрансляторы содержат блоки питания, например в виде химических источников тока. Дополнительный измерительный модуль представлен наддолотным модулем (далее - НДМ), или модулем измерения положения отклонителя (далее - МИПО), или скважинной частью роторно-управляемой системы (далее - РУС). Электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и первое приемопередающее устройство, расположенные в выемке корпуса дополнительного измерительного модуля, размещены в герметичной капсуле из непроводящего материала, причем сверху капсула в выемке закрывается металлической диамагнитной крышкой, фиксируемой к корпусу, с радиопрозрачным окном, расположенным над местом расположения в герметичной капсуле первого приемопередающего устройства. Металлическая диамагнитная крышка фиксируется к корпусу винтами. Первый, второй и третий приемопередатчики-ретрансляторы, расположенные в выемках корпусов забойного двигателя и диамагнитной трубы, размещены в герметичных капсулах из непроводящего материала, причем сверху капсулы в выемках закрываются металлическими диамагнитными крышками, фиксируемыми к корпусу, с радиопрозрачными окнами, расположенным над местами расположения в герметичной капсуле приемопередатчиков-ретрансляторов, причем металлические диамагнитные крышки фиксируются к корпусу винтами. Возможна установка приемопередатчиков-ретрансляторов таким образом, чтобы связь обеспечивалась как между соседними устройствами, так и через одного.

Представленные чертежи поясняют сущность изобретения.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой системы для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передачи их на поверхность, на фиг. 2 - дополнительный измерительный модуль, на фиг. 3 - конструкция приемопередатчика-ретранслятора.

Предлагаемая система (фиг. 1) входит в состав компоновки низа буровой колонны 1 и состоит из забойной телеметрической системы, включающей в себя блок питания (турбогенератор) 2, модуль передающего устройства 3, второе приемопередающее устройство 4, измерительный модуль 5. Все модули забойной телеметрической системы размещены внутри стандартной легкосплавной или стальной диамагнитной трубы 6, на которую навернут забойный двигатель 7, и отдельный дополнительный измерительный модуль 8, а также долото 9.

Дополнительный измерительный модуль, например наддолотный модуль (НДМ) (фиг. 2), состоит из корпуса 10 с центральным промывочным отверстием 11, в котором выполнена выемка 12, в которой расположены электрические схемы 13, измерительные датчики 14, первое приемопередающее устройство 15 и источник питания 16. Все элементы (13, 14, 15, 16) размещены в герметичной капсуле из непроводящего материала. Сверху капсула закрывается металлической диамагнитной крышкой 17 с радиопрозрачным окном (не обозначено) в зоне расположения первого приемопередающего устройства 15. Крышка фиксируется к корпусу винтами 18.

Первый 19, второй 20 и третий 21 приемопередатчики-ретрансляторы имеют одинаковую конструкцию (фиг. 3). Каждый приемопередатчик-ретранслятор 23 размещен в герметичной капсуле 22 из непроводящего материала. Капсула помещается в выемку корпуса забойного двигателя 24 (первый и второй приемопередатчик-ретранслятор) и в выемку диамагнитной трубы 6 (третий приемопередатчик-ретранслятор). Сверху капсула закрывается металлической диамагнитной крышкой 25 с радиопрозрачным окном (не обозначено), вырезанным в крышке над местом расположения приемопередатчика-ретранслятора 23, и крепится к корпусу винтами 26.

Система работает следующим образом.

После спуска телеметрической системы на забой и включения буровых насосов начинается циркуляция промывочного раствора в бурильной колонне 1 и скважине, запускается турбогенератор (блок питания) 2, обеспечивая питание модулей 3, 4 и 5 основной телесистемы, которые измеряют основные геофизические и технологические параметры и передают сигналы на поверхность по любому известному каналу передачи данных - гидравлическому, электромагнитному, акустическому и т.п. Наземное оборудование 27 обеспечивает прием и выдачу информации на средства отображения о геофизических и технологических параметрах, измеряемых системой.

Формирование информации с забоя скважины осуществляется в несколько шагов. Вначале модуль передающего устройства 3 дает команду на измерение параметров через второе приемопередающее устройство 4 измерительному модулю 5 основной телесистемы по проводной линии связи и отдельному дополнительному измерительному модулю 8 в виде высокочастотного сигнала по радиоканалу. Этот радиосигнал непосредственно адресуется третьему приемопередатчику-ретранслятору 21, который принимает сигнал и ретранслирует его второму приемопередатчику-ретранслятору 20, который, в свою очередь, переадресовывает сигнал команды на измерение первому приемопередатчику-ретранслятору 19.

Расстояния между приемопередатчиками-ретрансляторами и их количество выбираются исходя из критериев надежного приема сигналов и минимального количества ретрансляторов. В рассматриваемом примере канал ретрансляции состоит из трех приемопередатчиков-ретрансляторов. Первый приемопередатчик-ретранслятор 19 передает команду на преобразование первому приемопередающему устройству 15, которое принимает команду и пересылает ее электрическим схемам 13. Электрические схемы 13 инициализируют датчики параметров, производят измерение параметров, кодируют измеренную информацию и передают ее в первое приемопередающее устройство 15. Устройство 15 передает радиосигнал измерения в тракт ретрансляции, состоящий из первого 19, второго 20 и третьего 21 приемопередатчиков-ретрансляторов, посредством которых кодированный радиосигнал поступает через второе приемопередающее устройство 4 в модуль передающего устройства 3. Модуль передающего устройства 3 объединяет измерительную информацию с измерительного модуля 5 и дополнительного измерительного модуля 8 в единый пакет данных, которые передает на поверхность по любому известному каналу передачи данных, например гидравлическому, электромагнитному или любому другому.

Преимущества предложенной системы основаны на конструктивных особенностях и режиме работы канала ретрансляции сигналов.

1. В отличие от известных устройств беспроводной связи между телеметрической системой, расположенной в буровой колонне выше забойного двигателя, и, например, наддолотным модулем, расположенным ниже забойного двигателя, в предлагаемом устройстве информация передается как в прямом направлении - от телесистемы к наддолотному модулю, так и в обратном направлении - от наддолотного модуля к телесистеме, что расширяет функциональные возможности системы. Это обеспечивается за счет применения в канале связи автономных двунаправленных приемопередатчиков-ретрансляторов, работающих в режиме «ожидания» сигнала, что обеспечивает минимальное потребление электроэнергии от автономных источников питания и увеличивает временной ресурс работы системы. Каждый приемопередатчик-ретранслятор включается в режим передачи только тогда, когда модуль передающего устройства выдает запрос на связь с другим модулем приемопередатчика.

2. Для передачи информации в предлагаемой системе используются приемопередатчики-ретрансляторы радиодиапазона УВЧ на базе интегральных микросхем с микропотреблением с источниками электроэнергии в виде миниатюрных батарей или аккумуляторов. Приемопередатчики-ретрансляторы устанавливаются в выемках корпусов бурильных, диамагнитных труб, забойного двигателя и переводников, заливаются компаундом и закрываются крышками с радиопрозрачными окнами. Расстояние между приемопередатчиками-ретрансляторами выбирается таким образом, чтобы обеспечить устойчивую связь между соседними устройствами. В целях повышения надежности возможна установка приемопередатчиков-ретрансляторов таким образом, чтобы связь обеспечивалась как между соседними устройствами, так и через одного (пример 1-2, 1-3, 2-3, 2-4 и т.д.).

3. Предлагаемая система обладает более высокой надежностью и увеличивает ресурс буровой колонны за счет того, что модули приемопередатчиков-ретрансляторов находятся в выемках целого корпуса труб/переводников. В колонне отсутствуют электрические разделители с резьбовыми диэлектрическими соединениями, которые существенно ослабляют прочность конструкции буровой колонны.

4. В предлагаемой системе обеспечивается уменьшение «непромера», что повышает точность измерений пространственных координат скважины путем уменьшения расстояние от долота до датчиков наддолотного модуля за счет исключения из колонны переводника электрического разделителя колонны с резьбовым диэлектрическим соединением.

1. Система электрической беспроводной связи между телеметрической системой и дополнительным измерительным модулем, состоящая из забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, диамагнитную трубу, забойный двигатель, блок питания, измерительный модуль, модуль передающего устройства, отдельно установленный в бурильной колонне дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, расположенные в выемке корпуса электрические схемы, измерительные датчики, источник питания, отличающаяся тем, что дополнительный измерительный модуль содержит первое приемопередающее устройство, напротив которого в выемке корпуса забойного двигателя расположен первый приемопередатчик-ретранслятор, выше него на определенном расстоянии в выемке корпуса забойного двигателя расположен второй приемопередатчик-ретранслятор, выше которого на определенном расстоянии в выемке корпуса диамагнитной трубы, соединенной с забойным двигателем, расположен третий приемопередатчик-ретранслятор, напротив которого внутри диамагнитной трубы расположено второе приемопередающее устройство, подключенное с одной стороны к модулю передающего устройства, с другой стороны - к измерительному модулю.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что диамагнитная труба соединена с забойным двигателем резьбовым соединением.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный измерительный модуль представлен наддолотным модулем, или модулем измерения положения отклонителя, или скважинной частью роторно-управляемой системы.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между приемопередатчиками-ретрансляторами определяют исходя из уверенного приема сигнала.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и первое приемопередающее устройство, расположенные в выемке корпуса дополнительного измерительного модуля, размещены в герметичной капсуле из непроводящего материала, причем сверху капсула в выемке закрывается металлической диамагнитной крышкой, фиксируемой к корпусу, с радиопрозрачным окном, расположенным над местом расположения в герметичной капсуле первого приемопередающего устройства.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что металлическая диамагнитная крышка фиксируется к корпусу винтами.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первый, второй и третий приемопередатчики-ретрансляторы, расположенные в выемках корпусов забойного двигателя и диамагнитной трубы, размещены в герметичных капсулах из непроводящего материала, причем сверху капсулы в выемках закрываются металлическими диамагнитными крышками, фиксируемыми к корпусу, с радиопрозрачными окнами, расположенным над местами расположения в герметичной капсуле приемопередатчиков-ретрансляторов.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что металлические диамагнитные крышки фиксируются к корпусу винтами.

9. Система по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что возможна установка приемопередатчиков-ретрансляторов таким образом, чтобы связь обеспечивалась как между соседними устройствами, так и через одного.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и системе оптимизации добычи в скважине. Техническим результатом является оптимизация добычи углеводородного сырья из скважины.

Предлагаемое изобретение относится к системе контроля скважины, обеспечивающей получение данных с информацией, например, о положении и количестве газа, нефти и/или воды по мере выкачивания углеводородов из нефтяного или газового месторождения с использованием обсадной колонны в скважине, находящейся в пласте, обсадная колонна имеет вертикальную часть вблизи верха и внутреннюю поверхность, система содержит первый и второй датчики для измерения содержания газа, нефти и/или воды в пласте.

Изобретение относится к скважинным телеметрическим системам, используемым при бурении скважин, а именно к трубе с проводной линией, такой как бурильная труба, которая приспособлена для передачи данных и/или энергии между одним или несколькими участками внутри ствола скважины и поверхностью.

Изобретение относится к передаче предупреждений об опасности пересечения скважин на удаленное устройство. Способ включает этапы, на которых определяют обрабатывающим устройством, соединенным с инструментами в выбуриваемой скважине, существование опасности пересечения первой скважины со второй скважиной, принимают полевой вычислительной машиной сообщение, причем сообщение содержит предупреждение о том, что существует опасность пересечения первой скважины, которая является выбуриваемой скважиной, со второй скважиной, отправляют полевой вычислительной машиной сообщение по беспроводной связи посредством беспроводной сети сторонней компании на мобильное устройство и отображают уведомление, отражающее предупреждение, в удаленном графическом пользовательском интерфейсе мобильного устройства и в полевой вычислительной машине.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области геофизических исследований скважин, а именно к способам для осуществления измерения и контроля параметров скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для передачи информации между забоем и устьем, и может быть использовано для определения направления бурения скважин с горизонтальным участком, в том числе непосредственно в процессе бурения роторным способом.

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к технике для контроля и оперативного управления траекторией ствола наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к технике для контроля и оперативного управления траекторией ствола наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к области строительства глубоких скважин, в частности к способам контроля забойных параметров скважины. Техническим результатом является упрощение выполнения контроля забойных параметров и повышение эффективности его использования, в том числе в аварийных ситуациях.

Группа изобретений относится к системам бурения в земной коре. Технический результат – стабильная скорость вращения каждого из участков бурильной колонны.

Изобретение относится к области промысловой геофизики, а именно к телеметрическим системам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения и передачи их на поверхность. Система электрической беспроводной связи между забойной телесистемой и дополнительным измерительным модулем, состоящая из забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, диамагнитную трубу, забойный двигатель, блок питания, измерительный модуль, отдельно установленный в диамагнитной трубе бурильной колонны дополнительный измерительный модуль, содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также расположенные в выемках корпуса в его герметичной части электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, дополнительный измерительный модуль содержит первое приемопередающее устройство, напротив которого в выемке корпуса внешней трубы забойного двигателя расположен первый приемопередатчик-ретранслятор, выше от него на определенном расстоянии в выемке корпуса расположен второй приемопередатчик-ретранслятор, а третий приемопередатчик-ретранслятор расположен в выемке корпуса диамагнитной трубы, соединенной с забойным двигателем резьбовым соединением, внутри диамагнитной трубы напротив третьего приемопередатчика-ретранслятора расположен модуль второго приемопередающего устройства, забойной телеметрической системой. Причем приемопередатчики-ретрансляторы, расположенные в выемках корпуса внешней трубы забойного двигателя, а также первое приемопередающее устройство закрыты герметичными крышками из радиопрозрачного материала. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение надежности, расширение функциональных возможностей системы для передачи информации с любым каналом связи. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх