RU2190097C2 - Telemetering system for logging in process of drilling - Google Patents
Telemetering system for logging in process of drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2190097C2 RU2190097C2 RU2000130433A RU2000130433A RU2190097C2 RU 2190097 C2 RU2190097 C2 RU 2190097C2 RU 2000130433 A RU2000130433 A RU 2000130433A RU 2000130433 A RU2000130433 A RU 2000130433A RU 2190097 C2 RU2190097 C2 RU 2190097C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulator
- erc
- string
- electric separator
- sub
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к системам каротажа в процессе бурения. Предпочтительная область применения: бурение горизонтальных скважин. The present invention relates to logging systems during drilling. Preferred area of application: horizontal well drilling.
В основе всех известных комплексных систем каротажа в процессе бурения (систем MWD) лежит магистрально-модульный принцип построения: блок питания, передающий блок, измерительные блоки и т.п. Поэтому в полном комплексе подобные системы имеют большую длину. Места соединений блоков - слабые места в конструкции, где часты отказы. Из-за растянутости конструкции приходится тянуть жгуты электросвязи по всей длине, что опять же снижает надежность работы. Кроме того, большая длина систем не позволяет использовать их в разбуриваемых скважинах с малым радиусом искривления (1. Аппаратура телеметрическая "ЭХО" АТ-3" // Нефтяное хозяйство. - М., 1994, 2, с.84. 2. Электромагнитный MWD - каталог фирмы Geoservices (Франция), 1997). All well-known integrated logging systems during drilling (MWD systems) are based on the main modular construction principle: power supply unit, transmitting unit, measuring units, etc. Therefore, in full, such systems have a large length. The junction points of the blocks are weak spots in the structure where failures are frequent. Due to the length of the structure, it is necessary to pull the telecommunication harnesses along the entire length, which again reduces the reliability. In addition, the large length of the systems does not allow their use in drilled wells with a small radius of curvature (1. Telemetry equipment "ECHO" AT-3 "// Oil industry. - M., 1994, 2, p. 84. 2. Electromagnetic MWD - catalog of the company Geoservices (France), 1997).
Те же недостатки присущи и применяемым за рубежом системам MWD аналогичного назначения с гидравлическим каналом связи (см., например: Модульная система MWD фирмы Sperry Sun Drilling Serv. // Нефтегазовые технологии (нефть, газ и нефтехимия за рубежом), 1995, 2, с. 16). The same disadvantages are inherent in MWD systems of a similar purpose used abroad with a hydraulic communication channel (see, for example: Sperry Sun Drilling Serv. MWD modular system. // Oil and gas technologies (oil, gas and petrochemicals abroad), 1995, 2, p. . 16).
Известна забойная телеметрическая система, включающая бурильную колонну, корпус, блок питания, турбогенератор, измерительные модули, модуль передающего устройства, электрический разделитель и забойный двигатель. В качестве связей между модулями использованы гибкие в радиальном направлении и жесткие в продольном направлении металлические трубы, внутри которых размещены электрические провода, осуществляющие электрическую связь между модулями. Электрический разделитель выполнен в виде отдельного переводника, установленного непосредственно над забойным двигателем и отделенного от бурильной трубы слоем изолятора, а контакт электрической связи с низом бурильной колонны выполнен скользящим. При этом диаметры корпусов измерительных модулей и блока питания выполнены меньше внутреннего диаметра бурильной колонны, а длина модулей выбирается в зависимости от минимального радиуса траектории скважины (пат. 2105880 РФ, МКИ Е 21 В 47/12, заявл. 29.11.94 г., опубл. 27.02.98 г.). A downhole telemetry system is known, including a drill string, a housing, a power supply unit, a turbogenerator, measuring modules, a transmission device module, an electrical splitter and a downhole motor. Flexible connections in the radial direction and longitudinally rigid in the direction of metal pipes are used as connections between the modules, inside of which there are electrical wires that carry out electrical communication between the modules. The electric splitter is made in the form of a separate sub mounted directly above the downhole motor and separated from the drill pipe by an insulator layer, and the electrical connection to the bottom of the drill string is made sliding. In this case, the diameters of the housings of the measuring modules and the power supply unit are made smaller than the inner diameter of the drill string, and the length of the modules is selected depending on the minimum radius of the well trajectory (Pat. 2105880 RF, MKI E 21 V 47/12, filed November 29, 1994, publ. February 27, 1998).
Конструкция выполнена гибкой в радиальном направлении, что позволяет с ее помощью бурить скважины независимо от радиуса искривления, но сохранившаяся модульность исполнения не позволяет значительно уменьшить длину прибора и повысить надежность работы системы из-за обилия мест соединений. The design is flexible in the radial direction, which allows it to drill wells regardless of the radius of curvature, but the preserved modularity of the design does not significantly reduce the length of the device and increase the reliability of the system due to the abundance of joints.
В качестве прототипа выбрана система каротажа в процессе бурения "Забой" (Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин, М., Недра, 1983, с.172-173 - прототип). Забойное устройство системы содержит турбогенератор, разделитель (передающее устройство), технологический, инклинометрический и геофизический блоки датчиков. Все блоки (кроме турбогенератора) выполнены по единой конструктивной схеме. Основу каждого блока составляет корпус, являющийся элементом колонны бурильных труб и рассчитанный на те же нагрузки, что и бурильные трубы. Внутри корпуса закреплен герметичный контейнер, в котором подвешено шасси с электрическими блоками. Корпус разделителя выполняет две функции - воспринимает нагрузки как составная часть колонны и служит электрическим разделителем колонны. Корпус выполнен в виде двух переводников, между которыми расположен слой изолятора. Внутри корпуса размещен контейнер с электронной схемой передающего устройства. Блоки соединяются между собой межблочными разъемами. As a prototype, a logging system in the process of drilling “Downhole” was selected (A. Molchanov. Measurement of geophysical and technological parameters in the process of drilling wells, M., Nedra, 1983, pp. 172-173 - prototype). The downhole device of the system contains a turbogenerator, a separator (transmitting device), technological, inclinometric and geophysical sensor blocks. All blocks (except for the turbogenerator) are made according to a single structural scheme. The basis of each block is a body, which is an element of a drill pipe string and designed for the same loads as drill pipes. An airtight container is fixed inside the housing, in which the chassis with electrical units is suspended. The separator body performs two functions - it perceives loads as an integral part of the column and serves as the electric separator of the column. The housing is made in the form of two sub, between which is located an insulator layer. Inside the housing is a container with an electronic circuit of the transmitting device. Blocks are interconnected by interconnects.
Из-за последовательного размещения блоков общая длина прибора достигает 11 м, а общая масса 1,5 т, что значительно затрудняет процесс эксплуатации прибора. Растянутые коммуникации системы и обилие мест соединений в виде разъемов - самые слабые места системы, значительно понижающие ее надежность. Конструкция металло- и трудоемка, дорога и ненадежна. Due to the sequential placement of blocks, the total length of the device reaches 11 m, and the total weight is 1.5 tons, which greatly complicates the operation of the device. The extended communications of the system and the abundance of connection points in the form of connectors are the weakest points of the system that significantly reduce its reliability. The design is metal- and labor-intensive, expensive and unreliable.
Цель изобретения - создание простой надежной малогабаритной телеметрической системы для каротажа в процессе бурения с электромагнитным каналом связи. Забойная телесистема содержит бурильную колонну, турбогенератор, электрический разделитель колонны (ЭРК), электронный модуль и измерительные датчики. Измерительные датчики предлагается располагать на верхнем переводнике и изоляторе ЭРК и внутри него, при этом магниточувствительные датчики расположены внутри ЭРК в районе его изолятора. Электронный модуль соединен непосредственно с турбогенератором, основание корпуса которого герметизирует электронный модуль. Электрические провода, связывающие электронный модуль с остальными блоками системы, через разъем электронного модуля и далее гермовводы турбогенератора связаны с выходом последнего, а через разъемы на корпусе турбогенератора, ответные части которых расположены на верхнем переводнике ЭРК, электронный модуль и турбогенератор соединены с измерительными датчиками, расположенными на корпусе ЭРК, и нижним переводником ЭРК. Соединение с нижним переводником ЭРК выполнено в виде проводящей немагнитной сетки, охватывающей изолятор ЭРК и изолированной от верхнего переводника, или равномерно расположенных по образующей изолятора ЭРК проводов. The purpose of the invention is the creation of a simple reliable small-sized telemetry system for logging while drilling with an electromagnetic communication channel. The downhole telesystem includes a drill string, a turbogenerator, an electric column separator (ERC), an electronic module, and measuring sensors. Measuring sensors are proposed to be located on and inside the upper sub and the insulator of the EHC, while magnetically sensitive sensors are located inside the EHC in the area of its insulator. The electronic module is connected directly to the turbogenerator, the base of the housing of which seals the electronic module. The electric wires connecting the electronic module with the rest of the system through the connector of the electronic module and then the turbogenerator’s hermetic inputs are connected to the output of the latter, and through the connectors on the turbogenerator’s body, the counterparts of which are located on the upper sub of the ERC, the electronic module and the turbogenerator are connected to measuring sensors located on the body of the ERK, and the lower sub of the ERK. The connection with the lower sub of the ERC is made in the form of a conductive non-magnetic grid, covering the insulator of the ERC and isolated from the upper sub, or evenly spaced along the generatrix of the insulator of the ERC of the wires.
Дополнительно предложены варианты размещения отдельных видов измерительных датчиков, обычно применяемых для измерений при бурении скважин.Тензометрические датчики (вращающего момента турбобура, нагрузки на долото и т. д.) забойной телеметрической системы предложено размещать на верхнем переводнике ЭРК, а датчики электрического каротажа расположены на изоляторе ЭРК. Additionally, placement options are proposed for certain types of measuring sensors, usually used for measurements when drilling wells. Strain gauges (turbo-drill torque, bit loads, etc.) of the downhole telemetry system are proposed to be placed on the upper ERC sub, and electric logging sensors are located on the insulator ERK.
На фиг. 1, 2 изображен общий вид телеметрической системы для каротажа в процессе бурения, при этом на фиг. 2 представлено продолжение системы по фиг.1 (нижняя часть). In FIG. 1, 2 shows a general view of a telemetry system for logging while drilling, with FIG. 2 shows a continuation of the system of FIG. 1 (lower part).
Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения содержит турбогенератор 1, разъемы 2, 3, гермовводы 4, измерительные датчики 5, верхний переводник 6 ЭРК, провод (немагнитная сетка) 7, электронный модуль 8, изолятор 9 ЭРК, нижний переводник 10 ЭРК, колонну бурильных труб 11. The telemetry system for logging during drilling includes a turbogenerator 1, sockets 2, 3, pressure glands 4, measuring sensors 5, an upper sub 6 of the electric distribution cable, wire (non-magnetic grid) 7, an electronic module 8, an
В колонну бурильных труб 11 встроены корпус турбогенератора 1 и ЭРК, выполненный из верхнего 6 и нижнего 10 переводников, между которыми зажат слой изолятора 9. Для прохода электрических проводов внутрь полости турбогенератора 1 предусмотрены гермовводы 4, обращенные к электронному модулю 8, и электрические разъемы 2, ответные части которых размещены на торцевой части верхнего переводника 6 ЭРК. Во внутренней полости ЭРК закреплен электронный модуль 8 таким образом, что основание турбогенератора 1 с гермовводами 4 герметизирует одновременно электронный модуль 8. Электрические провода, связывающие электронный модуль 8 с остальными блоками системы, через разъем 3 электронного модуля 8 и гермовводы 4 турбогенератора 1 попадают в полость турбогенератора 1 и его выходным контактам. Затем провода подсоединяются к разъему 2 на корпусе турбогенератора 1, ответные части которых расположены на торцевой части верхнего переводника 6 ЭРК, и далее по специальным проточкам в теле верхнего переводника 6 к измерительным датчикам 5 и переводникам 6 и 10 ЭРК. Электрическое соединение с нижним переводником 10 ЭРК выполнено в виде проводящей немагнитной сетки 7, охватывающей изолятор 9 ЭРК и изолированной от верхнего переводника 6. Немагнитная сетка 7 может быть заменена системой проводов в защитной оболочке, равномерно расположенных по образующей изолятора 9 ЭРК. На наружной поверхности верхнего переводника 6 ЭРК могут быть установлены датчики вращающего момента турбобура, нагрузки на долото и т.п. Инклинометрические и виброметрические датчики располагаются в полости ЭРК. При этом магниточувствительные датчики, такие как датчик магнитного азимута, должны быть расположены в полости ЭРК в районе его изолятора 9. The housing of the turbogenerator 1 and the ERC, made of the upper 6 and lower 10 sub, between which the
Разъемы 2, 3 предназначены для обеспечения соединения электрических проводов при сборке аппаратуры. Гермоввод 4 выполняет ту же функцию, обеспечивая дополнительно герметизацию мест соединений. Турбогенератор 1 выполняет функцию источника питания. Электронный модуль 8 управляет работой измерительных датчиков и аппаратуры в целом, давая команды на включение аппаратуры, на порядок и периодичность включения датчиков и определяя порядок передачи данных от измерительных датчиков на поверхность, и т.д. Sockets 2, 3 are designed to ensure the connection of electrical wires during the assembly of equipment. The Germanovod 4 performs the same function, providing additional sealing of the joints. The turbogenerator 1 performs the function of a power source. The electronic module 8 controls the operation of the measuring sensors and the equipment as a whole, giving commands to turn on the equipment, the order and frequency of turning on the sensors and determining the order of data transmission from the measuring sensors to the surface, etc.
Телеметрическую систему для каротажа в процессе бурения, смонтированную на бурильных трубах 11, опускают в скважину. После начала прокачки бурового раствора с поверхности земли турбогенератор 1 начинает выработку напряжения питания, которое по электрическим проводам через гермовводы 4 и разъем 3 поступает на электронный модуль 8 и датчики, расположенные в полости ЭРК, а через разъем 2 - на переводник 6 и через сетку 7 - на переводник 10 ЭРК и на датчики, расположенные на внешней поверхности ЭРК. При достижении заданного интервала исследования и наличии соответствующей команды сверху происходит включение системы. По заданной программе электронный модуль 8 начинает процесс опроса датчиков и формирование сигналов передачи. A telemetry system for logging while drilling mounted on
Поскольку переводник 6 является составной частью бурильной колонны 11, он воспринимает все механические нагрузки, в частности вращающий момент турбобура, нагрузку на долото и т.п. Напряжения сдвига, возникающие в металле переводника 6, измеряются тензодатчиками, размещенными на поверхности переводника 6, и после преобразования в электронном модуле 8 информация о величине механических нагрузок поступает на переводники 6 и 10 ЭРК для передачи на поверхность земли. Аналогично происходит работа и других датчиков. Так, электроды датчиков электрического каротажа могут быть расположены на изоляторе 9 разделителя, который одновременно будет выполнять роль изолирующей прокладки для электродов. Since the sub 6 is an integral part of the
При расположении датчика магнитного азимута или других магниточувствительных датчиков вблизи электрических проводов внутри разделителя электрическая связь турбогенератора 1 с нижним переводником 10 обычным путем с помощью проводника с током вызовет нарушение его работы, поскольку вокруг проводника с током образуется магнитное поле, нарушающее работу магнитных датчиков. Такое магнитное поле будет отсутствовать внутри проводника лишь при равномерном распределении тока по поверхности, в идеале - сплошном проводнике. Приближается к идеалу немагнитная проводящая сетка, но это нетехнологично и не очень удобно. При использовании равномерно расположенных по образующей изолятора ЭРК проводов расстояние между ними выбирают из условия, чтобы погрешность датчика на максимальном токе передачи не превышала заданной погрешности, и проверяют опытным путем. When the magnetic azimuth sensor or other magnetosensitive sensors are located near the electric wires inside the separator, the electrical connection of the turbogenerator 1 with the
Предложенное решение позволило создать надежную малогабаритную забойную телеметрическую систему для каротажа в процессе бурения с электромагнитным каналом связи. The proposed solution made it possible to create a reliable small-sized downhole telemetry system for logging while drilling with an electromagnetic communication channel.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000130433A RU2190097C2 (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Telemetering system for logging in process of drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000130433A RU2190097C2 (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Telemetering system for logging in process of drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2190097C2 true RU2190097C2 (en) | 2002-09-27 |
Family
ID=20242968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000130433A RU2190097C2 (en) | 2000-12-04 | 2000-12-04 | Telemetering system for logging in process of drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2190097C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7781939B2 (en) | 2006-07-24 | 2010-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Thermal expansion matching for acoustic telemetry system |
RU2490670C2 (en) * | 2011-05-23 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ ШЛЮМБЕРЖЕ" | Assembly of electrode electric connection for electric logging device with measurement electronic hardware |
RU2536596C1 (en) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Геопласт Телеком" | Power supply and bottomhole information transmission unit |
RU2585617C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Relay module for telemetric system with electromagnetic communication channel |
RU2633884C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-10-19 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВНИИГИС-Забойные телеметрические комплексы" (ООО НПФ "ВНИИГИС-ЗТК") | Near-bit module (versions) |
RU2729087C1 (en) * | 2017-03-28 | 2020-08-04 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Measurement of stress in working string during well completion operations |
-
2000
- 2000-12-04 RU RU2000130433A patent/RU2190097C2/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
АППАРАТУРА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ "ЭХО" АТ-3. ЖУРНАЛ "НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО". - М.: 1994, №2, с.84. * |
МОЛЧАНОВ А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1983, с.151-177. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7781939B2 (en) | 2006-07-24 | 2010-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Thermal expansion matching for acoustic telemetry system |
RU2490670C2 (en) * | 2011-05-23 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ ШЛЮМБЕРЖЕ" | Assembly of electrode electric connection for electric logging device with measurement electronic hardware |
RU2536596C1 (en) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Геопласт Телеком" | Power supply and bottomhole information transmission unit |
RU2585617C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Relay module for telemetric system with electromagnetic communication channel |
RU2633884C2 (en) * | 2016-02-24 | 2017-10-19 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВНИИГИС-Забойные телеметрические комплексы" (ООО НПФ "ВНИИГИС-ЗТК") | Near-bit module (versions) |
RU2729087C1 (en) * | 2017-03-28 | 2020-08-04 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Measurement of stress in working string during well completion operations |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2351759C1 (en) | Device for measurings of geophysical and technological parameters in course of drilling with electromagnetic communication channel | |
US4160970A (en) | Electromagnetic wave telemetry system for transmitting downhole parameters to locations thereabove | |
US7493962B2 (en) | Control line telemetry | |
US5160925A (en) | Short hop communication link for downhole mwd system | |
RU2439319C2 (en) | Wireless electromagnet telemetric system, bottom hole assembly and method of signal transmission through it | |
US7126492B2 (en) | Electromagnetic borehole telemetry system incorporating a conductive borehole tubular | |
CN106246169B (en) | A kind of mechanical device suitable for the wireless short pass transmitting of the nearly drill bit in underground | |
US4445734A (en) | Telemetry drill pipe with pressure sensitive contacts | |
US6439324B1 (en) | Electrically insulating gap subassembly for downhole electromagnetic transmission | |
EP1062753B1 (en) | Borehole transmission system using impedance modulation | |
US20010035288A1 (en) | Inductively coupled method and apparatus of communicating with wellbore equipment | |
US20020112852A1 (en) | Integrated modular connector in a drill pipe | |
JPH05239985A (en) | Method and apparatus for transmitting information between equipment at the bottom of drilling or production operation and ground surface | |
CA2499331A1 (en) | Apparatus and method for transmitting a signal in a wellbore | |
CA2206017A1 (en) | Downhole drill bit drive motor assembly with an integral bilateral signal and power conduction path | |
RU2190097C2 (en) | Telemetering system for logging in process of drilling | |
US20240175347A1 (en) | Horizontal directional drilling system and method | |
WO1992018882A1 (en) | Short hop communication link for downhole mwd system | |
CA2339556C (en) | Drill string telemetry with insulator between receiver and transmitter | |
RU2111352C1 (en) | Communication line of well-bottom monitoring telemetric system in course of drilling process | |
RU2309249C2 (en) | Bottomhole telemetering system with wired communication channel | |
RU2232888C1 (en) | Pit-face telemetric system | |
RU187546U1 (en) | BOTTOM TELEMETRY SYSTEM MODULE | |
RU2193656C1 (en) | Bottom-hole telemetering system for operation in high-conductivity shielding beds | |
CN114320282B (en) | Double-transmission-mode transmission device suitable for near-bit instrument |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |