EA022795B1 - Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины - Google Patents

Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины Download PDF

Info

Publication number
EA022795B1
EA022795B1 EA200970945A EA200970945A EA022795B1 EA 022795 B1 EA022795 B1 EA 022795B1 EA 200970945 A EA200970945 A EA 200970945A EA 200970945 A EA200970945 A EA 200970945A EA 022795 B1 EA022795 B1 EA 022795B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
resonant
frequency
pulse
resonant frequency
energy pulse
Prior art date
Application number
EA200970945A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200970945A1 (ru
Inventor
Кларк М. Томпсон
Дон М. Коутс
Дэвид У. Бек
Original Assignee
ШЕВРОН ЮЭсЭй ИНК.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ШЕВРОН ЮЭсЭй ИНК. filed Critical ШЕВРОН ЮЭсЭй ИНК.
Publication of EA200970945A1 publication Critical patent/EA200970945A1/ru
Publication of EA022795B1 publication Critical patent/EA022795B1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V11/00Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
    • G01V11/002Details, e.g. power supply systems for logging instruments, transmitting or recording data, specially adapted for well logging, also if the prospecting method is irrelevant
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Системы и способы, являющиеся примерами, направлены на передачу электромагнитных (ЕМ/ЭМ) импульсов в скважинной среде, расположенной под поверхностью земли. Последовательность электромагнитных (ЕМ/ЭМ) энергетических импульсов генерируется генератором сигналов, размещенным на поверхности земли. Энергетические импульсы отражаются на частоте вызывного сигнала одним или несколькими внутрискважинными измерительными преобразователями. Отраженный энергетический импульс принимает приемник, расположенный на поверхности, в течение заданного интервала времени. Приемник обнаруживает полученные энергетические импульсы с помощью методики временного или частотного интервала. Обнаруженную частоту вызывного сигнала коррелируют с параметром или условием скважинной среды.

Description

Раскрыты способы и системы, изобретенные для приема и расшифровки информации и ее передачи внутри скважины на основе электромагнитных волн.
Уровень техники
Патент США № 6766141 (Втйек и соавторы) раскрывает систему дистанционной внутрискважинной телеметрии. Передачу телеметрических данных используют для мониторинга условий в нефтяных скважинах и работы регистрирующей аппаратуры, расположенной вблизи нижней части нефтегазовой колонны насосно-компрессорной трубы.
Как описано в патенте США № 6766141, известные телеметрические системы включают в себя станцию на основе радиочастотного (КР/РЧ) генератора сигналов/приемника, который осуществляет электросвязь с проводящей трубной системой, размещенной в стволе скважины. Радиочастота (КР/РЧ) отличается электромагнитным излучением в диапазоне от 3 Гц до 30 ГГц. Блок электронного оборудования на забое скважины, имеющий отражающую антенну, принимает испускаемый сигнал несущей частоты от радиочастотного (КР/РЧ) генератора сигналов/приемника.
Испускаемый сигнал несущей частоты затем модулируется и отражается с модулированием, реагирующим на скважинные измерения, выполненные модулем электронной аппаратуры. Отраженный, модулированный сигнал передается по трубе на наземное оборудование скважины, где его может обнаруживать радиочастотный (КР/РЧ) генератор сигналов/приемник.
Обнаруженный сигнал анализируют для определения условий бурения в стволе скважины.
Несмотря на преимущества описанной выше системы, ограничения интенсивности сигнала, присущие этой методике, могут ограничивать применимость этой методике в целом.
Соответственно, улучшенная методика может обеспечить улучшенную интенсивность сигнала - в особенности там, где вместо стандартных радиочастотных (КР/РЧ) сигналов используют электромагнитный (ЕМ/ЭМ) импульс.
Сущность изобретения
Принимая во внимание вышеупомянутые ограничения предшествующего уровня техники, настоящее изобретение обеспечивает улучшенную интенсивность сигнала, с использованием электромагнитного (ЕМ/ЭМ) импульса (создаваемого электромагнитным (ЕМ/ЭМ) генератором импульса), для эффективной передачи данных проводным и беспроводным способом, принимаемых от датчиков и других устройств, размещенных в скважинной среде. Подобное усовершенствование дополнительно усиливается использованием в работе задержки времени между начальным импульсом (с поверхности) и временем, через которое отраженный сигнал получен обратно на поверхности. Дополнительно, подобное усовершенствование возможно при использовании индуктивных ферритовых колец для изоляции эксплуатационной колонны насосно-компрессорной трубы ствола скважины от обсадной колонны ствола скважины.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение направлено на способы приема данных скважинной среды, размещенной под поверхностью земли, на основе по меньшей мере одного импульса электромагнитной энергии (например, электромагнитного (ЕМ/ЭМ) импульса), отражающегося с частотой вызывного сигнала от одного или нескольких внутрискважинных измерительных преобразователей (датчиков). Способы включают в себя направление по меньшей мере одного импульса электромагнитной энергии во внутрискважинную среду таким образом, что импульс электромагнитной энергии взаимодействует по меньшей мере с одним внутрискважинным измерительным преобразователем так, что по меньшей мере некоторая часть электромагнитной энергии, содержащейся в импульсе, отражается с частотой вызывного сигнала, заданной по меньшей мере одним внутрискважинным измерительным преобразователем. Способы также включают в себя прием отраженного энергетического импульса на приемнике, размещенном на поверхности земли в течение заданного промежутка времени, в котором заданный временной интервал синхронизируется, на основе определенной глубиной задержки отраженного импульса. Способы включают в себя обработку отраженного энергетического импульса, для извлечения частоты вызывного сигнала и коррелирования кольцевой частоты с параметрами скважинной среды.
Согласно альтернативным вариантам осуществления способ приема данных скважинной среды, расположенной под поверхностью земли, являющийся примером, основан по меньшей мере на одном импульсе электромагнитной энергии, который отражается от одного или нескольких внутрискважинных измерительных преобразователей с частотой определенной скважинными характеристиками, включающем в себя прием по меньшей мере одного отраженного энергетического импульса на приемник, размещенный на поверхности земли, в течение заданного промежутка времени. Этапы способа, являющиеся примерами, также включают в себя захват кольцевой частоты отраженного энергетического импульса, и коррелирование захваченной частоты с параметром скважинной среды.
Дополнительно, система приема данных скважинной среды, размещенной под поверхность земли, являющаяся примером, основана по меньшей мере на одном энергетическом импульсе, который отражается от внутрискважинного измерительного преобразователя на поверхность земли, включающая в себя средство для приема модулированного энергетического импульса на поверхности земли в течение заданного промежутка времени. Система также включает в себя средство обработки отраженного энергетиче- 1 022795 ского импульса, для извлечения частоты модуляции и средство для коррелирования частоты модуляции энергетического импульса с параметром измерительного преобразователя или характеристикой скважинной среды.
В других вариантах осуществления настоящим изобретением создано устройство приема данных скважинной среды, расположенной под поверхностью земли, являющееся примером, устройство, обычно включаемое в состав системы, передающей энергетические импульсы на внутрискважинный измерительный преобразователь, модулирующий энергетические импульсы и возвращающий модулированные энергетические импульсы на поверхность земли. Устройство включает в себя средство приема модулированных энергетических импульсов на поверхности. В некоторых вариантах осуществления устройство дополнительно включает в себя средство отбора образцов модулированных энергетических импульсов и средство обнаружения частоты модуляции отобранных образцов энергетических импульсов. Более того, устройство включает в себя средство коррелирования частоты модуляции с условиями скважинной среды.
В некоторых других вариантах осуществления устройство дополнительно включает в себя средство приема модулированных энергетических импульсов на поверхности. Устройство дополнительно включает в себя средство захвата частоты модуляции энергетических импульсов, когда частота модуляции находится в пределах допустимых значений, и средство коррелирования частоты модуляции с условиями скважинной среды.
Вышеизложенное довольно широко обозначает признаки настоящего изобретения с тем, чтобы следующее подробное описание изобретения было понятнее. Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут описаны ниже в данном документе, образующем объект в формуле изобретения.
Описание чертежей
Другие преимущества и признаки, описанные в данном документе, будут более ясными специалистам в данной области техники, после прочтения следующего подробного описания с прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1Ά-1Ό показан вариант осуществления устройства для измерения характеристики ствола скважины, являющийся примером.
На фиг. 2Ά показан пример объемного резонатора для использования с устройством, показанным на фиг. 1.
На фиг. 2В показан пример резонансного сетевого устройства, выполненного как магнитно связанная, электрически резонирующая механическая структура для совершения электрического резонанса.
На фиг. 2С показан альтернативный пример обвязки устья скважины.
На фиг. 3 показан вид снизу примера объемного резонатора фиг. 2Ά.
На фиг. 4 показан альтернативный пример осуществления объемного резонатора, в котором являющаяся примером механическая подача или подача текучей среды к измерительному преобразователю размещена над пакерным уплотнением.
На фиг. 5 показан пример системы получения данных скважинной среды способом отслеживания временных интервалов.
На фиг. 6Ά показан пример способа измерения характеристики ствола скважины с использованием способа отслеживания временных интервалов.
На фиг. 6В показан пример графика сигнала, обнаруженного с использованием способа отслеживания временных интервалов.
На фиг. 7 показан пример системы получения данных скважинной среды способом отслеживания частотных интервалов.
На фиг. 8Ά показан пример способа измерения характеристики ствола скважины с использованием способа отслеживания частотных интервалов.
На фиг. 8В показан пример графика сигнала, обнаруженного с использованием способа отслеживания частотных интервалов.
Подробное описание изобретения
Как упомянуто выше, в настоящем изобретении использован электромагнитный (ЕМ/ЭМ) импульс для беспроводного получения данных от одного или нескольких измерительных преобразователей (датчиков) в скважинной среде. Электромагнитный (ЭМ) импульс является широкополосным, высокой интенсивности, кратковременным выбросом электромагнитной энергии. См. ΡΕΌ-8ΤΌ-1037Ο, Те1есоттитсайоик: О1о88агу о£ Те1есоттитсайои Теттз Телекоммуникации/Словарь телекоммуникационных терминов, С8Л. 07 августа 1996 г. Подобные электромагнитные (ЕМ/ЭМ) импульсы заметно отличаются от сигналов радиочастоты (КЕ/Р4) используемых, в патенте СШΆ № 6766141, Вгйез и др.
На фиг. 1 показан пример устройства 100 для получения данных скважинной среды согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Ниже более подробно описано устройство 100.
Как указано в данном документе, скважинная среда может являться областью в пределах или ниже земного рельефа, которая включает в себя ствол скважины и область, окружающую ствол скважины, через которую можно передавать электромагнитную энергию. Ствол скважины может представлять собой
- 2 022795 полость, которая может быть расположена в пределах или ниже земного рельефа, и которая может отличаться различными координатами, составом материалов, температурой, давлением, притоком, или другими измеряемыми параметрами - которые могут изменяться по ее длине. Электромагнитную энергию можно обрабатывать для измерения необходимых характеристик скважинной среды. Устройство 100, упомянутое выше, включает в себя средство, такое как проводящая труба 102, для проведения импульса через ствол скважины для получения данных условий в стволе скважины и/или скважинной среде. Как указано, получение данных может включать в себя передачу электромагнитной энергии (такой как электромагнитный (ЕМ/ЭМ) импульс) в ствол скважины, получение отраженного энергетического импульса от электронных компонентов в стволе скважины, и обработку отраженного энергетического импульса для извлечения информации, относящейся к характеристикам ствола скважины и/или скважинной среды.
В устройстве 100, являющемся примером, показанном на фиг. 1, создано входное устройство 104, связанное (например, соединенное) с проводящей трубой 102, для применения электромагнитной энергии в проводящей трубе 102. В варианте осуществления, являющемся примером, может быть выбрана электромагнитная энергия любой необходимой частоты, например, как функция измеряемых характеристик в стволе скважины и как функция длины и размера скважинной среды.
Входное устройство 104 включает в себя зонд 106 связанный с проводящей трубой 102. Зонд 106 может быть выполнен, например, как коаксиальная соединительная муфта, имеющая первый (например, внутренний) проводник, электрически связанный с проводящей трубой 102, и имеющий второй (например, внешний) токопроводящий кожух, связанный с полой обсадной колонной 111 ствола скважины. Для разделения внутреннего проводника с внешним проводящим кожухом используют изолятор.
Входное устройство 104 может включать в себя индуктивный изолятор, такой как ферритовый индуктор 108 или другой индуктор или компонент, для электрической изоляции входного устройства 104 от первого потенциала (например, потенциал, такой как общая линия заземления, линии обратного тока обсадной колонны 111) на месте вблизи входного устройства 104. Устройство 100 может включать в себя средство генерирования электромагнитной энергии для применения в проводящей трубе 102, такое как генератор 105 сигнала, связанный с впускным отверстием 104 для генерирования электромагнитной энергии для применения в проводящей трубе 102.
Полая обсадная колонна 111 ствола скважины может быть помещена в ствол скважины, мониторинг характеристик которого необходимо осуществлять. Полая обсадная колонна 111 ствола скважины может, например, быть выполнена из стали или другого подходящего материала.
Проводящая труба 102 может быть расположена внутри и электрически изолирована от полой обсадной колонны 111 ствола скважины разделителями 116. Разделители 116, например, могут быть выполнены как изолированные центраторы, которые поддерживают расстояние, отделяющее проводящую трубу 102 от внутренних стенок полой обсадной колонны 111 ствола скважины. Эти изолирующие разделители 116 могут быть выполнены в виде дисков из любого подходящего материала, включая в себя, без ограничения этим, нейлон.
Устройство 100 включает в себя средство, такое как резонансное сетевое устройство 110 чувствительное к импульсу, для резонанса на частоте, которая модулируется как функция характеристики ствола скважины. Резонансное сетевое устройство 110 может являться, например, любым электроакустическим или другим устройством, включающим в себя, без ограничения этим, любую магнитно связанную электрически резонирующую механическую структуру для выполнения электрического резонанса, такую как объемный резонатор на фиг. 2А, параллельный резонансный контур на фиг. 2В, или любое другое подходящее устройство. Резонансное сетевое устройство можно соединять, или механически связывать, с проводящей трубой. Тороидальный сердечник резонансного сетевого устройства может быть магнитно связан с проводящей трубой. Тороидальный сердечник является магнитным сердечником, выполненным как средство, в котором магнитное поле можно содержать и/или которым его можно усиливать. Например, резонансное сетевое устройство может быть одновитковой катушкой сечением в один дюйм (25 мм), с навивкой на ферритовый сердечник, или можно использовать любое другое подходящее устройство любой подходящей формы, размера и конфигурации.
Специалистам в данной области должно быть ясно, что магнитный сердечник является материалом, на который существенно влияет магнитное поле в его зоне, в зависимости от ориентируемых диполей в его молекулярной структуре. Такой материал может заключать в себе и/или усиливать применяемое магнитное поле вследствие его низкого магнитного сопротивления. Ферритовый индуктор 108 устьевого оборудования может создавать полное индуктивное сопротивление в диапазоне, например, 90-110 Ом, или меньше, или больше по необходимости, между точкой подачи входного устройства на трубе и короткозамыкающей перемычкой фланца устьевого оборудования. Это полное сопротивление, параллельно с 47 Ом, характеристического полного сопротивления, являющегося примером, линии передачи трубаобсадная колонна может сокращать передаваемые и принимаемые сигналы, например, до около ~3 дбВ на точке подачи входного устройства для типичной середины полосы частот на 50 МГц. Магнитная проницаемость ферритовых сердечников может находиться в диапазоне от ~20 до немногим более 100, или больше или меньше. Соответственно, для данной индуктивности катушки с воздушным сердечником, когда материал сердечника вставлен, естественную индуктивность можно умножить на те же самые ко- 3 022795 эффициенты. Выбранные материалы сердечников можно использовать для диапазона частот порядка, например, 10-100 МГц, или меньше, или больше.
Резонансное сетевое устройство 110, показанное на фиг. 1, должно быть описано, как объемный резонатор, в контексте показанного на фиг. 2А. Вместе с тем, сердечник параллельного резонансного контура, показанный на фиг. 2В, можно легко заменить, как и любое другое подходящее резонансное сетевое устройство, известное специалистам в данной области техники. Как показано на фиг. 1, объемный резонатор подключен электрическим соединением к проводящей трубе, и размещен внутри полой обсадной колонны 111 ствола скважины. Длину Ъ объемного резонатора внутри полой обсадной трубы ствола скважины задает индукционный изолятор, выполненный, например, как тороидальный сердечник 112 на первом конце объемного резонатора, и соединение 114 на первом потенциале (например, общая линия заземления) на втором конце объемного резонатора. Резонансное сетевое устройство 110 получает энергию из импульса, и дает вызывной сигнал на его исходной частоте.
Средство для измерения может включать в себя измерительный преобразователь, созданный функционально связанным с резонансным сетевым устройством 110, и связанный (например, емкостным или магнитным способом) с первым (например, общая линия заземления) потенциалом. Измерительный преобразователь выполнен с возможностью измерения свойств, связанных со стволом скважины, и модулировать частоту, наведенную в резонансном сетевом устройстве 110, когда импульс подают на входное устройство 104 зонда 106. Модулированную частоту можно обрабатывать, чтобы обеспечить измерение характеристики ствола скважины. Т.е. частота, наведенная импульсом, модулируется измеренной характеристикой ствола скважины, и эту модуляцию частоты можно обрабатывать для обеспечения измерения характеристики. Обычно, измерительный преобразователь и резонансное сетевое устройство являются одним и тем же устройством.
Измерительное средство может включать в себя или быть связано со средством обработки, изображенным как процессор (например, компьютер 121). Средство обработки может обрабатывать выходные данные резонансного сетевого устройства при передаче по обсадной колонне 111 ствола скважины. Процессор 121 может создавать сигнал, представляющий характеристики, подлежащие измерению или мониторингу. В варианте осуществления, являющемся примером, процессор 121 может быть выполнен с возможностью обработки принятого сигнала с использованием способа отслеживания временного интервала или частотного интервала. Как указано ниже, измерение включает в себя прием отраженного энергетического импульса от измерительного преобразователя, размещенного в стволе скважины, и обработку отраженного энергетического импульса для извлечения информации, относящейся к характеристикам ствола скважины или скважинной среды.
В варианте осуществления, являющемся примером, по меньшей мере, участок полой обсадной колонны 111 ствола скважины находится на первом потенциале (например, общая линия заземления). Например, полая обсадная колонна 111 ствола скважины может находиться на потенциале общей линии заземления как на месте вблизи входного устройства 104, так и на месте вблизи резонансного сетевого устройства 110. Заземление полой обсадной колонны 111 ствола скважины в окрестности входного устройства 104 не обязательно и создает известное полное сопротивление для проводящей трубы 102. Заземление полой обсадной колонны 111 ствола скважины в окрестности резонансного сетевого устройства 110 позволяет образовать резонансную длину. Т.е. объемный резонатор имеет длину внутри полой обсадной колонны 111 ствола скважины, образованную расстоянием между тороидальной катушкой 112 и соединением заземления на втором, нижнем конце объемного резонатора.
Измерительный преобразователь резонансного сетевого устройства 110 может быть выполнен с возможностью включать в себя пассивные электрические компоненты, такие как индукторы и/или конденсаторы, которым не требуется энергопитание на забое скважины. Во время сборки устройства 100, показанного на фиг. 1, проводящая труба может быть собрана по секциям, и разделитель 116 может быть включен в ее состав на каждом замке между различными секциями трубы, для предотвращения закорачивания обсадной колонны. До спуска проводящей трубы 102 и резонансного сетевого устройства 110 в ствол скважины измерительный преобразователь, используемый для измерения модулированной частоты, может быть откалиброван с использованием, к примеру, графического интерфейса 123 пользователя (ОИ1) и процессора 121.
Детали устройства, являющегося примером, показанного на фиг. 1А, будут описаны дополнительно применительно к фиг. 1В, на которой показан пример компонента телеметрии, для устройства, являющегося примером, показанного на фиг. 1А.
На фиг. 1В проводящая труба 102 и полая обсадная колонна 111 ствола скважины электрически изолированы друг от друга посредством ферритового индуктора 108. В случае, если резонансное сетевое устройство является природным резонатором, длина волны резонансной вызывающего сигнала частоты может задавать размер (например, длину) устройства. Специалисты в данной области техники поймут, что на ограничение размера можно воздействовать (например, сокращать) путем загрузки устройства индуктивным и/или емкостным сопротивлением. Например, количество феррита, используемого в варианте осуществления, являющемся примером, можно выбирать как функцию расчетов необходимой частоты и размера.
- 4 022795
Отверстие 122 сигнала контрольно-измерительных приборов создано для размещения зонда 106. Компоновка устьевого оборудования, как показано на фиг. 1В, обычно замкнута накоротко на полую обсадную колонну 111 ствола скважины. Тем не менее, ферритовый индуктор 108 гасит эту цепь короткого замыкания и таким образом изолирует проводящий зонд входного устройства 104, соединенный с проводящей трубой 102, от верха устьевого оборудования, которое, в варианте осуществления, являющемся примером, является потенциалом общей линии заземления. В варианте осуществления, являющемся примером, поскольку устьевое оборудование заземлено через замкнутый накоротко фланец 124 устьевого оборудования на общую линию заземления, ферритовый индуктор 108 изолирует замкнутый накоротко фланец устьевого оборудования от проводящей трубы 102, используемой для передачи импульса с зонда на объемный резонатор.
Полное сопротивление 126, являющееся примером, между проводящей трубой 102 и полой обсадной трубой 111 ствола скважины, может быть порядка 47 Ом, или меньше или больше. Этот участок проводящей трубы 102 служит в качестве линии передачи для осуществления связи электронной аппаратуры на забое скважины, такой как измерительный преобразователь, с наземной электронной аппаратурой, такой как процессор 121.
На фиг. 1С показана электрическая схема объемного резонатора и измерительного преобразователя, включенного в его состав. На фиг. 1С тороидальный сердечник 112 показан как секция индуктора, выполненная из ферритного материала, для соединения проводящей трубы 102 с объемным резонатором 110. Как можно видеть на фиг. 1С, для резонансного сетевого устройства 110, выполненного в виде объемного резонатора, верхний участок 132 объемного резонатора совпадает с нижней частью тороидального сердечника 112 и может иметь полное сопротивление, которое, в варианте осуществления, являющемся примером, является относительно высоким, в сравнении с полным сопротивлением между проводящей трубой 102 и обсадной колонной 111. Например, полное сопротивление в верхней части объемного резонатора может быть порядка 2000 Ом, или меньше или больше. Для магнитно связанных резонансных сетей на основе магнитного сердечника, эти измерения могут быть малозначимыми или не иметь значения вообще.
Это относительно большое дифференциальное полное сопротивление в верхней части объемного резонатора относительно проводящей трубы 102 над объемным резонатором создает, по меньшей мере, частично, способность полости резонировать, или давать вызывной сигнал, реагируя на импульс и, таким образом, обеспечивать высокую степень чувствительности при измерении характеристики, представляющей интерес. Кроме того, способности измерительного преобразователя обеспечивать относительно высокую степень чувствительности содействует размещение нижнего конца объемного резонатора на потенциале общей линии заземления.
На фиг. 1С электрическая схема резонансного сетевого устройства 110 для коаксиального резонатора, образованная проводящей трубой 102 и обсадной трубой 111 ствола скважины, включает в себя представление резонансного сетевого резистора 128 и резонансного сетевого индуктивного сопротивления 130. Нижний участок полости, образованный соединением 114 общей линии заземления, показан на фиг. 1С, таким, что полость образована нижней частью тороидального сердечника 112 и соединением 114 заземления. Емкостное сопротивление трубопровода, связанного с объемным резонатором, изображено как емкостное сопротивление 134 втулки.
Измерительный преобразователь, связанный с объемным резонатором для модуляции частоты вибрации, вызванной импульсом, под воздействием измеряемой характеристики, представлен как измерительный преобразователь 136.
Для конфигурации объемного резонатора нижняя часть объемного резонатора может включать в себя пакерное уплотнение, для соединения проводящей трубы с полой обсадной колонной 111 ствола скважины. Пакер 138, как показано на фиг. 1С и на фиг. 1А, включает в себя не изолированные проводники 140, которые могут взаимодействовать с проводящими участками объемного резонатора и полой обсадной колонны 111 ствола скважины, чтобы достичь соединения 114 с общей линией заземления на нижнем конце объемного резонатора.
На фиг. 1Ό показана другая деталь компонента скважинной телеметрии, включенная в состав верхнего конца проводящей трубы 102. На фиг. 1Ό соединение зонда 106 с проводящей трубой 102 показано как проходящее сквозь полую обсадную колонну 111 ствола скважины, во входное устройство 104. На фиг. 1Ό показано, что зонд 106 изолирован от замкнутого накоротко фланца 124 устьевого оборудования ферритовым индуктором 108.
На фиг. 2А показан пример детали резонансного сетевого устройства 110, выполненного как объемный резонатор. На фиг. 2А можно видеть полую обсадную колонну 111 ствола скважины, с размещением в ней проводящей трубы 102. Показан тороидальный сердечник 112, нижняя часть которого, по направлению к низу ствола скважины, составляет верхний конец объемного резонатора. Измерительный преобразователь 136 показан размещенным на участке объемного резонатора, и связанным с проводящей втулкой 202 датчика, емкостное сопротивление которого показано на фиг. 1В как емкостное сопротивление втулки 134.
Ферритовый тороидальный сердечник 112 может быть выполнен как тороидальный сердечник,
- 5 022795 вдвинутый в пластиковую концевую деталь. Подобные ферритовые материалы легко доступны, как сердечники, поставляемые Гшг-КДс 1псогрога1сб, выполненные из радиочастотного материал с низкой μ, или любого другого подходящего материала. Крепежные винты 204 показаны, и могут использоваться для удержания втулки датчика и измерительного преобразователя на месте, размещенными вдоль длины проводящей трубы 102. Нижняя часть объемного резонатора, которая совпадает с соединением общей линии заземления пакера 138 с полой обсадной колонной ствола скважины, не показано на фиг. 2А.
На фиг. 2В показан пример детали резонансной сети, выполненной как параллельный резонансный контур. На фиг. 2В многочисленные резонансные сетевые устройства 206, связанные с многочисленными блоками датчиков могут быть включены в состав на пакере 138 или вблизи него (см. фиг. 1). На фиг. 2В показаны резонаторы с емкостными датчиками и ферритовыми трансформаторами межкаскадной связи. Вновь можно видеть полый ствол 111 скважины, с размещением в нем проводящей трубы 102. Каждое резонансное сетевое устройство 206 скомпоновано, как тороидальный сердечник 208, имеющий связанный с ним катушечный резонатор 210. На колонне существующей скважины нет необходимости реализовать как значительное согласование полного сопротивления, так и модификации короткого замыкания трубы с обсадной колонной. Коаксиальная структура колонны может приводить к короткому замыканию на пакере 138 при использовании ферритных тороидальных резонаторов, как показано на фиг. 2В, без согласующей секции как в варианте с конфигурацией объемного резонатора.
В представлении электрической схемы проводящая труба 102 может быть эффективно представлена как одновитковая обмотка 214 в конструкции трансформатора, и несколько вторичных обмоток 216 могут быть размещены последовательно на одиночной линии первичного тока. Качество короткого замыкания пакера обычно имеет небольшое значение или не имеет значения вообще. Альтернативно можно использовать пакеры с металлическими зубцами. Возвращенный сигнал может быть обнаружен при использовании такого способа преобразования, в варианте осуществления, являющемся примером, без использования низкого полного сопротивления закорачивания пакера.
В варианте осуществления, являющемся примером, на фиг. 2В разнос между многочисленными резонансными сетевыми устройствами 206 может быть выбран как функция требуемого применения. Многочисленные резонансные сетевые устройства 206 можно достаточно разделить для ослабления или исключения механических связей. В дополнение, разделение может быть выбрано для ослабления или исключения связи между устройствами 206.
В варианте осуществления, являющемся примером, интервал в одну ширину кольца может уменьшать связь для типичных способов применения. Индуктивное сопротивление и/или емкостное сопротивление каждого резонансного сетевого устройства может быть модифицировано добавлением витков обмотки, и количество витков может быть выбрано, как функция способа применения. Например, количество витков должно устанавливать частоту вызывного сигнала каждого резонансного сетевого устройства. Варианты осуществления, являющиеся примерами, могут иметь порядка от 3 до 30 витков, или меньше или больше по желанию.
В вариантах осуществления, являющихся примерами, частота, используемая для множественных резонансных сетевых устройств 206, может иметь порядок от 3 МГц до 100 МГц или меньше или больше, по желанию. Частота может быть выбрана, как функция характеристик материала проводящей трубы 102 (например, сталь или титан). Глубина проникновения поля может ограничивать использование высоких частот над определенной точкой, и нижний предел доступного диапазона частот можно выбрать, как функцию упрощения конструкции резонансного сетевого устройства. Тем не менее, если выбрана слишком низкая частота, следует учитывать отсоединение от короткозамыкающей перемычки соединения с устьевым оборудованием.
Таким образом, использование ферритовых магнитных материалов может механически упростить внутрискважинные резонансные сетевые устройства, и позволяет вносить меньше изменений в обычно применяемые компоненты скважины. Использование ферритового магнитного тороида может обеспечить усиление магнитного поля магнитному материалу, и, следовательно, индуктивное сопротивление на линии тока в очень локализированных компактных зонах. Следовательно, последовательное соединение многочисленных резонансных сетевых устройств 206 на удаленной площадке в стволе скважины может быть достигнуто с минимальным взаимодействием среди многочисленных устройств. Устройства с многочисленными датчиками могут измерять многочисленные характеристики. Ферритовый магнитный тороид можно также использовать для получения относительно коротких расстояний для изоляции на обвязке оборудования устья для соединения сигнальных кабелей с проводящей трубой 102, как показано на фиг. 2С.
На фиг. 2С показан другой вариант осуществления обвязки устьевого оборудования, являющийся примером, в котором устьевой фланец 124 оборудован катушкой 218 для размещения ферритового изолятора и сигнальных соединений. Катушка, являющаяся примером, может быть порядка от 8 до 12 дюймов в высоту, или любого другого подходящего размера для конкретного практического применения. Катушку 218 используется для соединения сигнала с трубной колонной.
Резонансное сетевое устройство, оснащенное тороидальной катушкой, может быть отделено и работать, по существу, независимо от блоков датчиков, аналогично скомпонованных и размещенных в ок- 6 022795 рестности катушки 218. Увеличенное индуктивное сопротивление по ширине тороидальной катушки можно использовать для изоляции точки подачи сигнала на обвязке устьевого оборудования. Как показано на фиг. 2С, ток на поверхности трубы должен наводить магнитные поля в ферритовом тороиде для индуктивного улучшения линии тока трубы.
На фиг. 3 показан вид устройств, показанных на фиг. 2А и 2В, со стороны забоя ствола скважины фиг. 2. На фиг. 3 измерительный преобразователь 136 можно видеть соединенным, например, электрическими проводами 302 как с втулкой 202 датчика, так и с проводящей трубой 102. Втулка 202 датчика, в свою очередь, соединена емкостной связью с полой обсадной колонной 111 ствола скважины через емкостное сопротивление 134 втулки.
На фиг. 4 показан альтернативный вариант осуществления, являющийся примером, в котором пакер 138 модифицирован с возможностью включения в его состав удлинителя 402 трубопровода в зону, представляющую интерес, находящуюся глубже в скважине, чем позиция ферритового кольца, где должна измеряться характеристика ствола скважины. Этот удлинитель 402 может, в варианте осуществления, являющемся примером, быть прямым отверстием измерения, например, давления или температуры, с использованием промежуточной текучей среды в датчике.
В вариантах осуществления, являющихся примерами, измерительные преобразователи, такие как емкостные измерительные преобразователи, устанавливают вблизи верха объемного резонатора, как электрический элемент втулки 202 датчика. Удаленные параметры могут быть принесены на датчик в объемном резонаторе через канал, который проходит через него в герметизированный измерительный блок. Таким образом, становится возможным дистанционный мониторинг измерения требуемых параметров. Мониторинг может быть продолжен путем использования механического устройства для перемещения датчика в объемном резонаторе на разные места вдоль длины проводящей трубы 102. На фиг. 4 создан канал 404 датчика к зоне давления и температуры, подлежащей мониторингу.
Варианты осуществления устройства 100, являющиеся примерами, показанные, например, на фиг. 1-4, могут применяться в разнообразных скважинных средах, например, расположенных под поверхностью земли, что включает в себя, но не ограничивается этим, наклонные рельефы поверхности, береговые и океанические рельефы поверхности, аллювиальные рельефы поверхности, а также горные и ледниковые рельефы поверхности. В общем, электронную схему отправки и приема оборудуют на наземной/надводной площадке. В открытом море или другой водной среде электронную схему отправки и приема можно размещать на платформе или конструкции над поверхностью воды. Коаксиальное кабельное соединение или другой подходящий канал можно использоваться для отправки и приема сигналов между платформой и проводящей трубой 102, размещенной на морском дне. Альтернативно, в такой морской среде, электронную схему отправки и приема можно размещать на морском дне.
На фиг. 5 показан пример системы получения данных скважинной среды способом отслеживания временного интервала.
На фиг. 5 импульсная секция представляющая генератор 105 сигнала с фиг. 1А, оборудована для передачи типового импульса 502. Данный импульс подается в коммутируемый направленный ответвитель 504, связанный с зондом 106 с фиг. 1А. Во время начального импульса, высокочувствительный приемник 505, связанный с процессором 121 сигнала отключен, и импульс подается в проводящую трубу 102.
Процессор 121 контролирует коммутируемый направленный ответвитель 504, чтобы включать приемник 505 и таким образом обнаруживать эхо из резонансного сетевого устройства 110, размещенного в объемном резонаторе. Это эхо обычно изображается как частота 508 вызывного сигнала.
На способность приемника 505 обнаруживать отраженный сигнал от резонансного сетевого устройства 110, когда типовой импульс 502 передается находящимся на поверхности генератором 105 сигнала, может влиять глубина расположения пробоотборника в стволе скважины (например, более 80 футов (24 м) или любая другая необходимая глубина) и электронный шум, создаваемый в стволе скважины, которые вместе могут приводить к ослаблению силы отраженного сигнала.
Чтобы уменьшить данное воздействие, техническое оснащение способа отслеживания временного интервала устанавливает специальное время передачи импульса и возврата импульса, что обеспечивает точный контроль последовательности коммутирования приемника. Система 510 синхронизации и задержки времени может устанавливать заданную задержку (например, 8150 нс, как показано на фиг. 5), чтобы контролировать пропускание сигналов на приемнике 505 для приема импульса обратной связи. Во время коммутации на приемник 505, звуковой импульс, генерируемый резонансным сетевым устройством 121 проходит через коммутируемый направленный ответвитель 504 и через блок 512 полосового фильтра. Отфильтрованный сигнал блока 512 полосового фильтра подается в аналого-цифровой регистратор сигнала 514 и блок центрального управления (например, микропроцессор, такой как РспОит. или другой подходящий микропроцессор) процессора 121. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что любое из функциональных средств, показанных на фиг. 5, можно реализовать в оборудовании, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой подходящей их комбинации.
Систему 516 телеметрии/каналов связи можно создать для передачи информации, полученной из
- 7 022795 ствола скважины в любое требуемое место. Система телеметрии/каналов связи может представлять собой любую подходящую систему передачи и/или приема, включающую в себя, без ограничения этим беспроводные и/или проводные системы.
На фиг. 6А показан пример способа измерения характеристики ствола скважины с использованием способа отслеживания временного интервала и, например, устройства, описанного со ссылкой на фиг. 5.
На фиг. 6А в блоке 602 оператор может устанавливать параметры синхронизации (например, через общий интерфейс пользователя). Данные параметры могут включать в себя, без ограничения этим, частоту повторения импульса, амплитуду, принятую задержку и т.д. В блоке 604 импульс подается (например, выстреливается) в проводящую трубу 102 через направленный ответвитель.
При обнаружении отраженного сигнала после заданной задержки система 510 синхронизации и задержки (см. фиг. 5) открывает принимающий элемент коммутации для обнаружения модулированной частоты колебаний от резонансного сетевого устройства 110 (блок 606). Данная модулированная частота колебаний составляет вызывной сигнал, поступающий в полосовой фильтр, и регистрируемый аналогоцифровым (Α/Ώ) преобразователем 512 (блок 608).
В блоке 610 оцифрованную сигнатуру вызывного сигнала можно обрабатывать по частоте с использованием, например, быстрого преобразования Фурье (РРТ/БПФ). В блоке 612 с помощью программного обеспечения, такого как таблицы преобразования, содержащиеся в процессоре 121, частота вызывного сигнала может быть приравнена к конкретной характеристике или параметру индуктивно-емкостного (ЬС) фильтра резонансного сетевого устройства 110 и затем подготовлена для передачи или сохранения.
На фиг. 6В показан пример графика отраженного сигнала, обнаруженного способом отслеживания временного интервала.
На фиг. 7 показан пример системы для получения данных скважинной среды способом отслеживания частотных интервалов.
На фиг. 7 средство 702 генерирования импульсов, такое как генератор 105 сигнала (фиг. 1А), генерирует типовой электромагнитный (ЕМ/ЭМ) импульс. Коммутируемый направленный ответвитель 704 соединен для приема импульса и, в течение цикла передачи, отключает приемник 706, чтобы импульс можно было подавать в проводящую трубу 102. Неядерное средство генерирования электромагнитных (ЕМ/ЭМ) импульсов хорошо известно специалистам в области ядерного оружия. Такой генератор электромагнитных (ЕМ/ЭМ) импульсов обычно используют для тестирования электронных устройств путем моделирования электромагнитных (ЕМ/ЭМ) импульсов, связанных с ядерными взрывами. См., например, патенты США № 3562741 (МсЕуоу и др.); 4430577 (Воицие!); 4845378 (СагЬе и др.) и 5150067 (МсМШаи).
Процессор 121 контролирует коммутируемый направленный ответвитель 704, чтобы коммутировать приемник 706 и таким образом обнаруживать эхо из резонансного сетевого устройства 110, расположенного в объемном резонаторе.
При использовании наземного технического оснащения, например, блок 908 задержки может быть выполнен с возможностью (например, запрограммирован) задавать задержку для контроля коммутирования приемника 706 для приема импульса обратной связи. Во время коммутирования приемника 706 звуковой импульс, генерируемый резонансным сетевым устройством 110, проходит через коммутируемый направленный ответвитель 704 и через полосовой фильтр 905. Приемник 706 соединен для приема отфильтрованного сигнала. Приемник 706 может включать в себя фазовую автоподстройку частоты (РРЬ/ФАПЧ) и схему обратной связи (схему РРЬ/ФАПЧ) 708 для захвата необходимой частоты.
Схема 708 фазовой автоподстройки частоты (РРЬ/ФАПЧ) может быть реализована через полосовой фильтр 710 низких частот, принимающий сигнал от полосового фильтра 705. Усилители 712 можно подключить для приема отфильтрованного выходного сигнала с фильтра низких частот 710 и подачи усиленного сигнал с его выхода на аналого-цифровой (ΑΌ/АЦ) преобразователь 714. Выход с аналогоцифрового (ΑΌ/АЦ) преобразователя 714 принимает средство 716 контроля обратной связи, такое как пропорционально-интегрально-дифференциальный (РГО/ПИД) контроллер или другое программируемое логическое устройство, какое необходимо. Контроллер 710 обратной связи может быть выполнен для расчета разницы между обнаруженной частотой и необходимой частотой, чтобы определить, когда обнаруженная частота находится в допустимых пределах. Когда обнаруженная частота находится в допустимых пределах, контроллер 716 обратной связи подает соответствующий выходной сигнал на осциллятор 718, чтобы схема 708 обратной связи (схема РРЬ/ФАПЧ) 708 захватила обнаруженную частоту импульса.
После захвата схемой 708 обратной связи (схему РРЬ/ФАПЧ) частоты импульса, процессор использует значение частоты как адрес в справочной таблице, чтобы получить соответствующее значение температуры, значение давления, или другое значение, представляющее измеряемую характеристику скважинной среды.
На фиг. 8А показан пример способа измерения характеристики ствола скважины с использованием способа отслеживания частотного интервала и устройства, описанного выше со ссылкой на фиг. 5. На фиг. 8А, в блоке 802, оператор может устанавливать параметры синхронизации, как рассмотрено выше со ссылкой на способ отслеживания временного интервала, показанный на фиг. 6А. Импульсная секция, представляющая генератор 105 сигнала с фиг. 1А, создана для передачи типового импульса. Этот им- 8 022795 пульс подается в коммутируемый направленный ответвитель 804, сопряженный с зондом 106 с фиг. 1А. Во время начального импульса высокочувствительный приемник 505, связанный с сигнальным процессором 121 отключен, и импульс подается в проводящую трубу 102. Процессор 121 контролирует синхронизацию коммутируемого направленного ответвителя 504 для коммутации приемника 505, или когда типовой импульс генерируется наземным генератором 105 сигнала.
В блоке 806 при обнаружении отраженного сигнала, принимающий порт открывается для обнаружения модулированной частоты колебаний из резонансного сетевого устройства 110. Приемник отфильтровывает и усиливает сигнал, чтобы минимизировать шум (блок 808). Приемник использует схему фазовой автоподстройки (РРЬ/ФАПЧ) и схему 906 обратной связи для захвата необходимой частоты (блок 810). Схема 906 обратной связи (РРЬ/ФАПЧ) дает возможность процессору 121 осуществить захват частоты вызывного сигнала, выработанного резонансным сетевым устройством 110. Схема обратной связи дает возможность процессору 121 откорректировать его настройку частоты, когда импульс обнаружен и поддерживать установленную или захваченную частоту, когда импульс не обнаружен.
Когда обнаруженная частота находится в допустимых пределах, частоту захватывают и используют, как адрес численного значения в справочной таблице (ЬиТ) (блок 812). Численное значение представляет измеренную температуру, давление, или другую измеряемую характеристику ствола скважины.
Процессор 121 использует окно обнаружения, которое наблюдает 10-20 циклов в динамике времени. Количество циклов, необходимое для точной подстройки частоты зависит от соотношения сигналшум (δ/Ν) обнаруженного импульса. Количество циклов является нелинейно пропорциональным соотношению сигнал-шум (δ/Ν). Импульсы принимаются на уровне от 10 до 100 МГц или меньше или больше по желанию. Процессор 121 демодулирует принятые импульсы для реализации 12-битного слова, которое состоит из 10 бит данных (2 бита служебных сигналов).
На фиг. 8В показан пример графика отраженного сигнала, обнаруженного способом отслеживания частотного интервала.
Существуют многочисленные дополнительные изменения описанных выше вариантов осуществления. Несколько таких изменений описаны ниже.
В некоторых вариантах осуществления сигнал можно оцифровывать. Оцифровка дает возможность обработки сигнала с использованием алгоритма, который может улучшать соотношение сигнал-шум (δ/Ν) и может обеспечивать способ выделения требуемых сигналов из паразитных отражений, которые могут появляться не из датчиков.
В некоторых вариантах осуществления ответвитель направленной волны можно использовать для предотвращения отражений сигнала при его передаче между поверхностью и датчиками на забое скважины. Может случиться, что нежелательные отражения приводят к разнице в полном сопротивлении на соединениях между кабелями и устройствами в системе. Ответвители направленной волны могут свести к минимуму такие паразитные отражения. Такие устройства известны в данной области техники и поставляются компаниями по производству электронной техники, такими как Меса Е1ес1гошс8 1пс., ИеиуШе, Νί.
В некоторых вариантах осуществления выполняют ретрансляцию поверхность-поверхность передаваемого сигнала, когда его принимают на наземном оборудовании скважины, например, как описано в Патенте США № 6434372 №ад1еу и др.
В некоторых вариантах осуществления внутрискважинные устройства (например, задвижки) можно избирательно приводить в действие с помощью электромагнитной энергии, передаваемой с поверхности. Энергия может передаваться с поверхности в форме импульса или в формате незатухающей волны или в другой электромагнитной форме. Энергия со временем накапливается в батарее конденсаторов внутри скважины и высвобождается, когда дается команда приведения в действие задвижки или другого устройства. Выборочная разрядка батареи конденсаторов и, следовательно, приведение в действие, может осуществляться отдельным резонансным сетевым устройством, выполненным с возможностью подачи вызывного сигнала на определенной частоте.
Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления, описанные в данном документе, приведены только в качестве примера, и возможны многочисленные изменения. Изобретение ограничивают только пункты формулы изобретения, которые охватывают варианты осуществления, описанные в данном документе, а также варианты, очевидные для специалистов в данной области техники.

Claims (29)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система приема данных скважинной среды, находящейся ниже поверхности земли, содержащая по меньшей мере одно резонансное устройство, выполненное с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одним электромагнитным энергетическим импульсом, по меньшей мере один внутрискважинный измерительный преобразователь, соединенный с резонансным устройством, выполненный с возможностью измерения характеристики скважинной среды, причем резонансное устройство включает в себя тороидальный сердечник и представляет собой по меньшей мере одно из объемного резонатора и резонансного контура, при этом по меньшей мере одно резонансное устройство выполнено с возможностью изменения резонансной частоты в зависимости от измеряемой характеристики, измеренной по меньшей мере одним внутрискважинным измерительным преобразователем так, что по меньшей мере некоторая часть электромагнитной энергии, содержащаяся в импульсе, отражается посредством резонансного устройства на резонансной частоте;
    средство для приема отраженного энергетического импульса на поверхности в течение заданного временного интервала;
    средство обработки принятого энергетического импульса для извлечения резонансной частоты; средство определения характеристик скважинной среды с использованием индуктивно-емкостного параметра резонансного устройства и полученной резонансной частоты.
  2. 2. Система по п.1, в которой по меньшей мере одно резонансное устройство содержит по меньшей мере один индуктор или один конденсатор.
  3. 3. Система по п.2, в которой по меньшей мере один индуктор выполнен с возможностью изолирования эксплуатационной насосно-компрессорной колонны от обсадной колонны ствола скважины в скважинной среде.
  4. 4. Система по п.1, дополнительно содержащая средство регулирования задержки для фильтрования отраженного энергетического импульса в принимающем средстве в зависимости от глубины.
  5. 5. Система по п.4, в которой принимающее средство содержит средство захвата резонансной частоты энергетического импульса, выполненное с возможностью захвата резонансной частоты энергетического импульса, когда резонансная частота находится в пределах заданного порога.
  6. 6. Система по п.4, в которой средство обработки выполнено с возможностью исключения сигналов малой мощности, частота которых равна или почти равна резонансной частоте.
  7. 7. Система по п.6, содержащая средство сравнения резонансной частоты с заданной резонансной частотой.
  8. 8. Система по п.5, в которой средство захвата выполнено с возможностью захвата резонансной частоты, когда результат сравнения находится в пределах допустимых значений.
  9. 9. Система по п.1, содержащая два или более резонансных устройств, имеющих различные резонансные частоты.
  10. 10. Система по п.1, дополнительно содержащая средство для приведения в действие внутрискважинного устройства, в котором упомянутое приведение в действие производится импульсом электромагнитной энергии, который посылает резонансный сигнал резонансному устройству, связанному с упомянутым внутрискважинным устройством.
  11. 11. Система по п.1, дополнительно содержащая ответвитель направляющей волны, чтобы минимизировать паразитные отражения сигнала.
  12. 12. Способ приема данных скважинной среды с использованием системы по п.1, согласно которому направляют по меньшей мере один электромагнитный импульс в скважинную среду так, что этот импульс взаимодействует по меньшей мере с одним резонансным устройством, соединенным по меньшей мере с одним внутрискважинным измерительным преобразователем, выполненным с возможностью измерения характеристики скважинной среды;
    принимают отраженный энергетический импульс на земной поверхности;
    обрабатывают полученный энергетический импульс для извлечения резонансной частоты сигнала и определяют характеристики скважинной среды с использованием соотношения между резонансной частотой и индуктивно-емкостным параметром резонансного устройства.
  13. 13. Способ по п.12, в котором обработку выполняют с использованием отслеживания временного интервала, при этом заданный временной интервал синхронизируют на основании задержки отраженного энергетического импульса, зависящей от глубины.
  14. 14. Способ по п.13, дополнительно содержащий регистрацию резонансной частоты отраженного энергетического импульса.
  15. 15. Способ по п.13, в котором этап приема содержит регулирование задержки для фильтрования отраженного энергетического импульса в принимающем средстве в зависимости от глубины.
  16. 16. Способ по п.13, в котором этап приема содержит исключение сигналов малой мощности с частотой, равной или почти равной резонансной частоте.
  17. 17. Способ по п.13, в котором отраженные энергетические импульсы генерируют с частотой от 10
    - 10 022795
    МГц до 100 кГц.
  18. 18. Способ по п.12, в котором этап обработки осуществляют с использованием отслеживания частотного интервала и в котором этап приема предусматривает захват резонансной частоты, отраженного энергетического импульса.
  19. 19. Способ по п.18, в котором отраженные энергетические импульсы генерируют на частоте от 10 МГц до 100 кГц.
  20. 20. Способ по п.18, в котором этап приема содержит регулирование задержки для фильтрования отраженного энергетического импульса в принимающем средстве в зависимости от глубины.
  21. 21. Способ по п.18, в котором этап захвата содержит сравнение резонансной частоты отраженного энергетического импульса с необходимой частотой.
  22. 22. Способ по п.21, в котором выполняют захват резонансной частоты, когда результат соотношения находится в пределах допустимых значений.
  23. 23. Способ по п.18, в котором удерживают захваченную резонансную частоту, когда импульс находится за пределами заданного временного интервала.
  24. 24. Способ по п.18, в котором этап приема содержит синхронизацию заданного временного интервала с задержкой отраженного энергетического импульса, определенной глубиной.
  25. 25. Способ по п.18, в котором на основании значения захваченной резонансной частоты определяют характеристики скважинной среды с использованием адресации в справочной таблице.
  26. 26. Способ по п.12, в котором по меньшей мере одно резонансное устройство содержит по меньшей мере один индуктивный компонент и по меньшей мере один емкостной компонент.
  27. 27. Способ по п.26, в котором резонансная частота по меньшей мере одного резонансного устройства модулируется изменениями в емкостном компоненте упомянутого резонансного устройства, наведенными окружающей средой.
  28. 28. Способ по п.12, в котором этап обработки принятого энергетического импульса содержит в себе подэтап оцифровки данных, содержащихся в принятом энергетическом импульсе, с использованием алгоритмов улучшения соотношения сигнала и шума.
  29. 29. Способ по п.12, дополнительно содержащий этап ретрансляции информации, содержащейся в принятом энергетическом импульсе, как сигнала на удаленный приемник на поверхности.
EA200970945A 2007-04-13 2008-04-11 Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины EA022795B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/785,040 US8106791B2 (en) 2007-04-13 2007-04-13 System and method for receiving and decoding electromagnetic transmissions within a well
PCT/US2008/004730 WO2008127665A1 (en) 2007-04-13 2008-04-11 System and method for receiving and decoding electromagnetic transmissions within a well

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200970945A1 EA200970945A1 (ru) 2010-04-30
EA022795B1 true EA022795B1 (ru) 2016-03-31

Family

ID=39853585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200970945A EA022795B1 (ru) 2007-04-13 2008-04-11 Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8106791B2 (ru)
EP (1) EP2137552A4 (ru)
CN (1) CN101680958B (ru)
AU (1) AU2008239642B2 (ru)
BR (1) BRPI0810187B1 (ru)
CA (1) CA2683442C (ru)
EA (1) EA022795B1 (ru)
WO (1) WO2008127665A1 (ru)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2007292254B2 (en) 2006-09-08 2013-09-26 Chevron U.S.A., Inc. A telemetry apparatus and method for monitoring a borehole
US7863907B2 (en) * 2007-02-06 2011-01-04 Chevron U.S.A. Inc. Temperature and pressure transducer
US7810993B2 (en) * 2007-02-06 2010-10-12 Chevron U.S.A. Inc. Temperature sensor having a rotational response to the environment
US7841234B2 (en) * 2007-07-30 2010-11-30 Chevron U.S.A. Inc. System and method for sensing pressure using an inductive element
WO2009032899A2 (en) * 2007-09-04 2009-03-12 Chevron U.S.A. Inc. Downhole sensor interrogation employing coaxial cable
US7636052B2 (en) 2007-12-21 2009-12-22 Chevron U.S.A. Inc. Apparatus and method for monitoring acoustic energy in a borehole
EP2350697B1 (en) * 2008-05-23 2021-06-30 Baker Hughes Ventures & Growth LLC Reliable downhole data transmission system
RU2513120C2 (ru) * 2009-01-02 2014-04-20 МАРТИН САЙНТИФИК ЭлЭлСи Надежная система передачи данных по проводному трубопроводу
EP2324375A2 (en) * 2009-07-17 2011-05-25 Baker Hughes Incorporated Radial waves in a borehole and stoneley waves for measuring formation permeability and electroacoustic constant
US8353677B2 (en) * 2009-10-05 2013-01-15 Chevron U.S.A. Inc. System and method for sensing a liquid level
US8575936B2 (en) 2009-11-30 2013-11-05 Chevron U.S.A. Inc. Packer fluid and system and method for remote sensing
US10488286B2 (en) * 2009-11-30 2019-11-26 Chevron U.S.A. Inc. System and method for measurement incorporating a crystal oscillator
WO2012065118A2 (en) * 2010-11-12 2012-05-18 Chevron U.S.A. Inc. System and method for remote sensing
US9103198B2 (en) * 2010-11-12 2015-08-11 Chevron U.S.A. Inc. System and method for remote sensing
GB2492947B (en) * 2011-06-27 2018-05-09 Expro North Sea Ltd Downhole signalling systems and methods
WO2013062949A1 (en) * 2011-10-25 2013-05-02 Martin Scientific, Llc High-speed downhole sensor and telemetry network
EP2776673B1 (en) * 2011-11-03 2022-01-19 Fastcap Systems Corporation A logging apparatus
US9097101B2 (en) * 2012-03-29 2015-08-04 Chevron U.S.A Inc. System and method for measurement incorporating a crystal resonator
US9201156B2 (en) * 2012-03-29 2015-12-01 Chevron U.S.A. Inc. System and method for measurement incorporating a crystal resonator
US8857522B2 (en) 2012-11-29 2014-10-14 Chevron U.S.A., Inc. Electrically-powered surface-controlled subsurface safety valves
WO2014084889A1 (en) 2012-11-29 2014-06-05 Chevron U.S.A. Inc. Transmitting power within a wellbore
US9798035B2 (en) * 2013-01-11 2017-10-24 Halliburton Energy Services, Inc. Time-lapse time-domain reflectometry for tubing and formation monitoring
US9267334B2 (en) 2014-05-22 2016-02-23 Chevron U.S.A. Inc. Isolator sub
US9529111B2 (en) 2014-11-12 2016-12-27 Halliburton Energy Services, Inc. Well detection using induced magnetic fields
EP3297778B1 (en) 2015-05-19 2021-08-04 Baker Hughes Holdings LLC Logging-while-tripping system and methods
US10218074B2 (en) 2015-07-06 2019-02-26 Baker Hughes Incorporated Dipole antennas for wired-pipe systems
GB2540565B (en) * 2015-07-21 2019-04-24 Skf Ab Sensor assembly for bearing with wireless temperature sensor
WO2017014773A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic monitoring with formation-matched resonant induction sensors
US10072494B2 (en) * 2015-11-24 2018-09-11 Chevron U.S.A. Inc. Remote sensing using transducer
US10705240B2 (en) 2017-05-11 2020-07-07 Saudi Arabian Oil Company Capacitive electromagnetic formation surveillance using passive source
GB2575225B (en) * 2017-06-27 2021-12-22 Halliburton Energy Services Inc Methods and systems with estimated synchronization between modular downhole logging system modules
US10669817B2 (en) 2017-07-21 2020-06-02 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Downhole sensor system using resonant source
US11136985B2 (en) * 2018-08-31 2021-10-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc High frequency AC noise suppression within transformers
US11035972B2 (en) 2019-05-13 2021-06-15 Saudi Arabian Oil Company Systems and methods for electromagnetic waterfront surveillance in a vicinity of an oil well
US11346177B2 (en) 2019-12-04 2022-05-31 Saudi Arabian Oil Company Repairable seal assemblies for oil and gas applications
GB2606221A (en) * 2021-04-30 2022-11-02 Expro North Sea Ltd Well bore fluid sensor, system, and method
CN114856550B (zh) * 2022-05-11 2023-04-04 西南石油大学 一种基于地磁异常标记的石油套管精确定位装置及方法
CN116299724B (zh) * 2023-05-22 2023-08-08 山东科技大学 全断面覆岩结构与离层调频周期脉冲式电磁装置及方法

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3320579A (en) * 1966-04-11 1967-05-16 Frank R Abbott Compliant variable reluctance electroacoustic transducer
US3562741A (en) * 1967-04-05 1971-02-09 Burroughs Corp Electromagnetic pulse generating system
US4218507A (en) * 1975-01-13 1980-08-19 Graham Magnetics, Inc. Coated particles and process of preparing same
US4023136A (en) * 1975-06-09 1977-05-10 Sperry Rand Corporation Borehole telemetry system
US4160970A (en) * 1977-11-25 1979-07-10 Sperry Rand Corporation Electromagnetic wave telemetry system for transmitting downhole parameters to locations thereabove
US4308499A (en) * 1978-05-26 1981-12-29 Kali Und Salz A.G. Method utilizing electromagnetic wave pulses for determining the locations of boundary surfaces of underground mineral deposits
FR2520951A1 (fr) * 1982-02-04 1983-08-05 Commissariat Energie Atomique Generateur d'impulsions electromagnetiques de haute tension
CH673357A5 (ru) * 1987-03-02 1990-02-28 Bbc Brown Boveri & Cie
US4839644A (en) * 1987-06-10 1989-06-13 Schlumberger Technology Corp. System and method for communicating signals in a cased borehole having tubing
NO163578C (no) 1987-10-23 1990-06-20 Saga Petroleum Fremgangsmaate og innretning for overfoering av maaledata fra en oljebroenn til overflaten.
US5150067A (en) * 1990-04-16 1992-09-22 Mcmillan Michael R Electromagnetic pulse generator using an electron beam produced with an electron multiplier
DE4100365A1 (de) * 1991-01-04 1992-07-09 Mannesmann Ag Anfahrstrang fuer stranggiessanlagen
CA2062917A1 (en) * 1991-03-13 1992-09-14 George Edwin Rudd Method for determining the amount of deformation induced in a material by a compressive force
US5355714A (en) 1992-02-26 1994-10-18 Nippondenso Co., Ltd. Pressure sensor using a pressure responsive magnetic film to vary inductance of a coil
GB9212685D0 (en) * 1992-06-15 1992-07-29 Flight Refueling Ltd Data transfer
AU685132B2 (en) * 1993-06-04 1998-01-15 Gas Research Institute, Inc. Method and apparatus for communicating signals from encased borehole
US5467083A (en) * 1993-08-26 1995-11-14 Electric Power Research Institute Wireless downhole electromagnetic data transmission system and method
US5451873A (en) * 1993-10-05 1995-09-19 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for determining the in situ larmor frequency of a wellbore NMR tool to compensate for accumulation of magnetic material on the magnet housing of the tool
US5686779A (en) * 1995-03-01 1997-11-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army High sensitivity temperature sensor and sensor array
EP0767984B1 (en) * 1995-04-28 2000-09-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus for recharging a battery
US5942991A (en) * 1995-06-06 1999-08-24 Diversified Technologies, Inc. Resonant sensor system and method
USH1744H (en) * 1995-09-21 1998-08-04 Clayton; Stanley R. Wireless remote sensing thermometer
US5852262A (en) * 1995-09-28 1998-12-22 Magnetic Pulse, Inc. Acoustic formation logging tool with improved transmitter
US6025725A (en) * 1996-12-05 2000-02-15 Massachusetts Institute Of Technology Electrically active resonant structures for wireless monitoring and control
US5821129A (en) * 1997-02-12 1998-10-13 Grimes; Craig A. Magnetochemical sensor and method for remote interrogation
US6234257B1 (en) * 1997-06-02 2001-05-22 Schlumberger Technology Corporation Deployable sensor apparatus and method
US6026913A (en) * 1997-09-30 2000-02-22 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic method of connecting boreholes for multi-lateral completion
US6393921B1 (en) * 1999-05-13 2002-05-28 University Of Kentucky Research Foundation Magnetoelastic sensing apparatus and method for remote pressure query of an environment
GB2386691B (en) 1999-06-22 2003-12-24 Axon Instr Ltd Ratio tool
US6633236B2 (en) * 2000-01-24 2003-10-14 Shell Oil Company Permanent downhole, wireless, two-way telemetry backbone using redundant repeaters
US7114561B2 (en) * 2000-01-24 2006-10-03 Shell Oil Company Wireless communication using well casing
US6670880B1 (en) * 2000-07-19 2003-12-30 Novatek Engineering, Inc. Downhole data transmission system
US6434372B1 (en) * 2001-01-12 2002-08-13 The Regents Of The University Of California Long-range, full-duplex, modulated-reflector cell phone for voice/data transmission
JP4164290B2 (ja) 2002-05-20 2008-10-15 古野電気株式会社 超音波送受信装置およびスキャニングソナー
GB2434165B (en) * 2002-12-14 2007-09-19 Schlumberger Holdings System and method for wellbore communication
US7158049B2 (en) * 2003-03-24 2007-01-02 Schlumberger Technology Corporation Wireless communication circuit
GB2399921B (en) * 2003-03-26 2005-12-28 Schlumberger Holdings Borehole telemetry system
US7397388B2 (en) * 2003-03-26 2008-07-08 Schlumberger Technology Corporation Borehold telemetry system
US7234519B2 (en) * 2003-04-08 2007-06-26 Halliburton Energy Services, Inc. Flexible piezoelectric for downhole sensing, actuation and health monitoring
FR2854689B1 (fr) * 2003-05-07 2005-09-02 Commissariat Energie Atomique Dispositif, systeme et procede de mesure de deformations mecaniques et/ou thermiques uniaxiales au moyen d'une fibre optique a reseau de bragg
US7537416B2 (en) * 2003-05-30 2009-05-26 Chevron Usa Inc Riser support system for use with an offshore platform
US7168487B2 (en) * 2003-06-02 2007-01-30 Schlumberger Technology Corporation Methods, apparatus, and systems for obtaining formation information utilizing sensors attached to a casing in a wellbore
WO2005050777A2 (en) * 2003-11-18 2005-06-02 Halliburton Energy Services, Inc. Receiver electronics proximate antenna
US7256707B2 (en) 2004-06-18 2007-08-14 Los Alamos National Security, Llc RF transmission line and drill/pipe string switching technology for down-hole telemetry
US7180826B2 (en) * 2004-10-01 2007-02-20 Teledrill Inc. Measurement while drilling bi-directional pulser operating in a near laminar annular flow channel
US7548068B2 (en) * 2004-11-30 2009-06-16 Intelliserv International Holding, Ltd. System for testing properties of a network
GB2421449B (en) * 2004-12-21 2009-06-03 Daniel Stefanini Fluid treatment method and apparatus
US7256727B2 (en) * 2005-01-07 2007-08-14 Time Domain Corporation System and method for radiating RF waveforms using discontinues associated with a utility transmission line
US7454978B2 (en) 2005-11-16 2008-11-25 Delphi Technologies, Inc. Versatile strain sensor employing magnetostrictive electrical conductors
AU2007292254B2 (en) * 2006-09-08 2013-09-26 Chevron U.S.A., Inc. A telemetry apparatus and method for monitoring a borehole
US7583085B2 (en) * 2007-04-27 2009-09-01 Hall David R Downhole sensor assembly
US7530737B2 (en) * 2007-05-18 2009-05-12 Chevron U.S.A. Inc. System and method for measuring temperature using electromagnetic transmissions within a well
US7841234B2 (en) * 2007-07-30 2010-11-30 Chevron U.S.A. Inc. System and method for sensing pressure using an inductive element

Also Published As

Publication number Publication date
EP2137552A1 (en) 2009-12-30
AU2008239642A1 (en) 2008-10-23
CN101680958B (zh) 2013-05-01
EP2137552A4 (en) 2015-12-16
AU2008239642B2 (en) 2013-05-02
BRPI0810187A2 (pt) 2014-12-30
CA2683442C (en) 2015-11-24
US8106791B2 (en) 2012-01-31
EA200970945A1 (ru) 2010-04-30
US20080253230A1 (en) 2008-10-16
WO2008127665A1 (en) 2008-10-23
CN101680958A (zh) 2010-03-24
BRPI0810187B1 (pt) 2019-01-15
CA2683442A1 (en) 2008-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA022795B1 (ru) Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины
US7530737B2 (en) System and method for measuring temperature using electromagnetic transmissions within a well
AU2007235108B2 (en) Method and apparatus for sensing a borehole characteristic
CA2663043C (en) A telemetry apparatus and method for monitoring a borehole
US6114972A (en) Electromagnetic resistivity tool and method for use of same
CA2525451C (en) A device for monitoring of oil-water interface
CA2817593C (en) System and method for remote sensing
RU2007123711A (ru) Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну
GB2346509A (en) Borehole communication system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU