RU104624U1

RU104624U1 - DEVICE FOR TRANSFER OF INFORMATION FROM A WELL TO A SURFACE

Info

Publication number: RU104624U1
Application number: RU2010130404/03U
Authority: RU
Inventors: Андрей Эврикович Старцев; Зафар Хангусейн оглы Ягубов
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2011-05-20

Abstract

Устройство для передачи информации из скважины на поверхность, осуществляющее передачу кодированного электрического информационного сигнала по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб, отличающееся тем, что при этом используются бурильные трубы с защитным покрытием, представляющим собой специально нанесенный слой диэлектрика на основе эпоксидных композиций, обладающих значительной механической прочностью и химической устойчивостью к воздействию реагентов промывочной жидкости. A device for transmitting information from a well to a surface that transmits a coded electrical information signal through a drilling fluid, in which a transmitting electrode is installed, the end of which is connected to the metal of the drill pipe string through the transformer output of the transmitter, and a coded electrical information signal is received by an electrode installed in the drilling fluid , one end of which is connected to one of the ends of the primary winding of the receiver, the other end of which is connected to metal the drill string, characterized in that while using drill pipe with a protective coating, which is a dielectric layer specially applied epoxy compositions having large mechanical strength and chemical resistance to washing liquid reactants.

Description

Полезная модель относится к буровой технике, а именно к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважин.The utility model relates to drilling equipment, namely to means for controlling downhole parameters during drilling and geophysical research of wells.

Известен способ и система передачи информации посредством электромагнитных волн (РФ №2206739 МПК E21B 47/12, опубл. 20.06.2003 г., бюлл. №17) в скважине, защищенной, как минимум частично, металлическими трубами. В скважину устанавливают передатчик/приемник информации, функционирующий при помощи направленных электромагнитных волн, создаваемых излучением электрического сигнала диполем, электрически соединенным с металлическими трубами, служащими направляющими для излученных волн. Определяют затухание передачи в некоторых слоях формации, имеющих малое удельное сопротивление, и изолируют электрически, как минимум частично, металлические трубы, находящиеся в местах вышеуказанных слоев малого удельного сопротивления. Для этого в системе некоторые металлические трубы, находящиеся в местах слоев малого удельного сопротивления, содержат средства электрической изоляции от геологических формаций, через которые пробурена скважина.A known method and system for transmitting information by means of electromagnetic waves (RF №2206739 IPC E21B 47/12, publ. 06/20/2003, bull. No. 17) in a well protected, at least partially, by metal pipes. An information transmitter / receiver is installed in the well, which operates with the help of directional electromagnetic waves created by emitting an electric signal by a dipole electrically connected to metal pipes serving as guides for the emitted waves. The transmission attenuation is determined in some layers of the formation having a low resistivity, and metal pipes located in places of the aforementioned low resistivity layers are electrically isolated. To do this, in the system, some metal pipes located in the places of low resistivity layers contain means of electrical isolation from geological formations through which the well is drilled.

Недостатком этой системы является устройство организации электромагнитного канала связи, требующее значительных энергозатрат для передачи сигнала на поверхность, которые лишь частично снижаются путем электрической изоляции металлических труб, находящихся в местах экранирующих слоев с малым удельным сопротивлением.The disadvantage of this system is the device for organizing an electromagnetic communication channel, which requires significant energy consumption for transmitting a signal to the surface, which is only partially reduced by the electrical insulation of metal pipes located in places of shielding layers with low resistivity.

Известен способ передачи информации из скважины на поверхность (РФ №2132948 МПК E21B 47/12, опубл. 10.07.1999 г., бюлл. №19) основанный на передаче кодированных электрических информационных сигналов по колонне бурильных труб с передатчика электродом, установленным в призабойной зоне и связанным с металлом колонны бурильных труб, приеме их электродом, установленным на устье скважины, и преобразовании кодированных электрических информационных сигналов приемником в вид, удобный для регистрации, отличающийся тем, что передают кодированный электрический информационный сигнал дополнительно по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб. Электрические сигналы передаются по металлу трубы и промывочной жидкости, разделенным поверхностным слоем, имеющим существенно меньшую электропроводность, чем металл и промывочная жидкость.A known method of transmitting information from a well to the surface (RF No. 2132948 IPC E21B 47/12, published July 10, 1999, bull. No. 19) is based on the transmission of coded electrical information signals through a drill pipe string from a transmitter installed in the bottomhole zone and associated with the metal of the drill pipe string, receiving them with an electrode mounted at the wellhead, and converting the encoded electrical information signals by the receiver into a form convenient for recording, characterized in that the encoded electrically is transmitted information signal additionally through drilling fluid, in which a transmitting electrode is installed, the end of which is connected to the drill pipe string metal through the transformer output of the transmitter, and a coded electrical information signal is received by an electrode installed in the drilling fluid, one of whose ends is connected to one of the ends of the primary winding a receiver, the other end of which is connected to the metal of the drill pipe string. Electrical signals are transmitted through the metal of the pipe and the wash fluid, separated by a surface layer having a significantly lower electrical conductivity than metal and wash fluid.

Из этого патента известно устройство, которое реализует вышеописанный способ.A device is known from this patent, which implements the above method.

Недостатком этого устройства является то, что оксидный слой не может полностью изолировать колонну бурильных труб от промывочной жидкости и поэтому часть мощности посылаемого сигнала теряется.The disadvantage of this device is that the oxide layer cannot completely isolate the drill pipe string from the flushing fluid and therefore part of the power of the sent signal is lost.

Задача настоящего изобретения - повышения эффективности канала передачи информации из скважины на поверхность.The objective of the present invention is to increase the efficiency of the channel for transmitting information from the well to the surface.

Техническим результатом модели является значительное уменьшение токов утечки через поверхность бурильной трубы.The technical result of the model is a significant reduction in leakage currents through the surface of the drill pipe.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для передачи информации из скважины на поверхность осуществляющее передачу кодированного электрического информационного сигнала по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб, при этом на бурильные трубы нанесено защитное покрытие. Защитное покрытие бурильных труб применяется изначально с целью снижения гидравлических потерь на трение бурового раствора, увеличения срока службы трубы и выполняется на основе эпоксидных композиций.This object is achieved in that the device for transmitting information from the well to the surface transmits the encoded electrical information signal through the drilling fluid, in which a transmitting electrode is installed, the end of which is connected to the metal of the drill pipe string through the transformer output of the transmitter, and the encoded electrical information signal is received by the electrode installed in the flushing fluid, one end of which is connected to one of the ends of the primary winding of the receiver, nother end connected to the metal of the drill string, the drill pipe on protective coating. Protective coating of drill pipes is used initially to reduce hydraulic losses due to friction of the drilling fluid, increase the service life of the pipe and is based on epoxy compositions.

На чертеже представлено устройство для передачи информации по колонне бурильных труб с нанесенным защитным покрытием. На чертеже изображена скважина 1, в которую опущена колонна бурильных труб 2, покрытая защитным покрытием 3, в нижней части колонны бурильных труб 2 размещен контейнер 4, в котором размещен передатчик информационных электрических сигналов 5 с трансформаторным выходом, один конец которого присоединен к металлу колонны бурильных труб 2, а другой подключен к излучающему электроду 6, установленному в промывочной жидкости 7, на устье скважины установлен приемник, выполненный в виде токопроводящего провода 8, один конец которого присоединен к металлу колонны бурильных труб 2, а другой соединен с приемным электродом 9, установленным в промывочной жидкости 7. Провод 8 является первичной обмоткой приемника, со вторичной обмотки 10 которого сигнал поступает в приемное устройство 11. Сущность способа передачи информации из скважины на поверхность заключается в следующем. Передача электрических сигналов, возникших в результате создания электрического тока между массой колонны бурильных труб и излучающим электродом, установленным в промывочной жидкости внизу колонны бурильных труб, происходит по промывочной жидкости и токопроводящему металлу колонны бурильных труб, электрически разделенных между защитным покрытием. Прием электрического сигнала осуществляется приемным устройством, установленным на устье скважины, приемный электрод 9 которого размещен в промывочной жидкости, и по току между приемным электродом и колонной бурильных труб судят о параметрах бурения. Способ передачи информации из скважины на поверхность может быть реализован следующим образом. Инклинометр (непоказанный на чертеже), расположенный в контейнере 4, выдает информацию о положении конца колонны бурильных труб 2 в пространстве в виде последовательности электрических сигналов, которые преобразуются (кодируются) в несущую частоту с наложенной на нее последовательностью информационных импульсов. Указанная закодированная информация поступает на трансформаторный выход передатчика и между излучающим электродом 6 и колонной бурильных труб 2 возникает электрический потенциал. Электрические сигналы проходят по промывочной жидкости 7, незначительно замыкаясь по металлической массе колонны бурильных труб 2. Мощность посылаемого сигнала предварительно рассчитывается. Информационный сигнал доходит до приемного электрода 9, снимается токопроводящим проводом 8, усиливается приемным трансформатором 10, а затем поступает в приемное устройство 11, где декодируется и записывается на ленту самописца или любое другое устройство. Таким образом, передача информационного сигнала происходит внутри скважины по кратчайшему расстоянию и не требует большой мощности для преодоления сопротивления пластов окружающей породы. Это позволяет во многих случаях отказаться от турбогенератора и перейти на более экономное и технологическое батарейное питание.The drawing shows a device for transmitting information through a drill pipe string with a protective coating. The drawing shows a well 1, in which a drill pipe string 2 is lowered, coated with a protective coating 3, a container 4 is placed in the lower part of the drill pipe string 2, in which a transmitter of information electric signals 5 with a transformer output is placed, one end of which is connected to the metal of the drill string pipes 2, and the other is connected to a radiating electrode 6 installed in the flushing fluid 7, at the wellhead there is a receiver made in the form of a conductive wire 8, one end of which is connected to the meta the drill string 2, and the other is connected to a receiving electrode 9 installed in the flushing fluid 7. The wire 8 is the primary winding of the receiver, from the secondary winding 10 of which the signal enters the receiving device 11. The essence of the method of transmitting information from the well to the surface is as follows . The transmission of electrical signals resulting from the creation of an electric current between the mass of the drill pipe string and the radiating electrode installed in the flushing fluid at the bottom of the drill pipe string occurs through the flushing fluid and the conductive metal of the drill pipe string, which are electrically separated between the protective coating. An electric signal is received by a receiving device installed at the wellhead, a receiving electrode 9 of which is located in the flushing fluid, and the drilling parameters are judged by the current between the receiving electrode and the drill pipe string. The method of transmitting information from the well to the surface can be implemented as follows. An inclinometer (not shown in the drawing) located in the container 4 provides information about the position of the end of the drill pipe string 2 in space as a sequence of electrical signals that are converted (encoded) into a carrier frequency with a sequence of information pulses superimposed on it. The specified encoded information is transmitted to the transformer output of the transmitter and an electric potential arises between the radiating electrode 6 and the drill pipe string 2. Electrical signals pass through the flushing fluid 7, slightly closing along the metal mass of the drill pipe string 2. The power of the sent signal is previously calculated. The information signal reaches the receiving electrode 9, is removed by the conductive wire 8, amplified by the receiving transformer 10, and then enters the receiving device 11, where it is decoded and recorded on the tape recorder or any other device. Thus, the transmission of the information signal occurs within the borehole over the shortest distance and does not require large power to overcome the resistance of the layers of the surrounding rock. This allows in many cases to abandon the turbogenerator and switch to a more economical and technological battery power.

Таким образом, использование труб с защитным покрытием значительно увеличивает сопротивление изоляции трубы относительно бурового раствора, что применительно к устройству передачи информации по колонне бурильных труб способствует значительному увеличению коэффициента полезного действия канала передачи информации. Позволяет использовать автономные забойные блоки с меньшей мощностью излучающего устройства, т.е. увеличить срок автономной работы забойного блока без перезарядки аккумуляторов, и получать информацию забойной телеметрии с больших глубин.Thus, the use of pipes with a protective coating significantly increases the insulation resistance of the pipe relative to the drilling fluid, which in relation to the device for transmitting information through a drill pipe string contributes to a significant increase in the efficiency of the information transmission channel. Allows the use of autonomous downhole blocks with less power emitting device, i.e. to increase the battery life of the downhole block without recharging the batteries, and to obtain downhole telemetry information from great depths.

Claims

A device for transmitting information from a well to a surface that transmits a coded electrical information signal through a drilling fluid, in which a transmitting electrode is installed, the end of which is connected to the metal of the drill pipe string through the transformer output of the transmitter, and a coded electrical information signal is received by an electrode installed in the drilling fluid , one end of which is connected to one of the ends of the primary winding of the receiver, the other end of which is connected to metal the drill string, characterized in that while using drill pipe with a protective coating, which is a dielectric layer specially applied epoxy compositions having large mechanical strength and chemical resistance to washing liquid reactants.