RU2193657C1

RU2193657C1 - Bottom-hole telemetering system

Info

Publication number: RU2193657C1
Application number: RU2001115523A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Григашкин; С.Е. Варламов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-11-27

Abstract

FIELD: well drilling; designed for measuring bottom-hole parameters in the course of well drilling. SUBSTANCE: bottom-hole telemetering system has surface receiving-processing equipment, bottom-hole instrument with electronic unit accommodated in string, and power source in the form of electric generator or cell battery. Power source is changeable and its upper end face has joining unit and/or device for disconnection, and on lower end face, lug with one or several electric contacts. Made in upper part of bottom-hole instrument is joining device for installation of at least one changeable power source. Joining device of bottom-hole instrument may be provided with reswitching of electronic unit of bottom-hole instrument to newly installed changeable power source, and also with provision of circular orientation and locking of above installed changeable power source. Power sources may be installed on one another. Bottom-hole telemetering system may have internal power source. EFFECT: prolonged service life. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для измерения забойных параметров в процессе наклонно направленного и горизонтального бурения. The invention relates to field geophysics and is intended for measuring downhole parameters during directional and horizontal drilling.

Известна забойная телеметрическая система по патенту РФ 2161701, 7 Е 21 В 47/022. Эта система содержит электрический разделитель, немагнитную вставку, глубинный блок с датчиками зенитного угла и азимута и источник питания, а также наземный приемный комплекс. Система использует для передачи информации из забоя на поверхность электромагнитный канал связи. Known downhole telemetry system according to the patent of the Russian Federation 2161701, 7 E 21 In 47/022. This system contains an electrical splitter, non-magnetic insert, a deep block with zenith angle and azimuth sensors and a power source, as well as a ground-based receiving complex. The system uses an electromagnetic communication channel to transmit information from the face to the surface.

Недостатком телеметрической системы является ограниченный ресурс работы источника питания. The disadvantage of the telemetry system is the limited life of the power source.

Известна также телеметрическая система по патенту РФ 2140539, МПК 6 Е 21 В 47/00, 1977. Also known telemetry system according to the patent of the Russian Federation 2140539, IPC 6 E 21 In 47/00, 1977.

Забойная телеметрическая система по патенту РФ 2140539 состоит из скважинного прибора с измерительным и первичным преобразователем, передатчика с электрическим диполем, установленным в верхней части колонны бурильных труб и проводного канала связи, соединяющего передатчик со скважинным модулем. The downhole telemetry system according to RF patent 2140539 consists of a downhole tool with a measuring and primary transducer, a transmitter with an electric dipole installed in the upper part of the drill pipe string and a wire communication channel connecting the transmitter to the well module.

Недостаток этой схемы - ее малый ресурс работы из-за износа деталей электрогенератора или малой электрической мощности батарей электрических элементов. The disadvantage of this scheme is its small resource of work due to wear of parts of the electric generator or low electric power of the batteries of electrical elements.

Известна забойная телеметрическая система по книге Молчанова А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин, М. , Недра, 1983, с.171...177, 85...92 (прототип). Эта система содержит наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру и установленные в колонну бурильных труб скважинный прибор с электронным блоком и источник питания. Такая конструкция позволяет поднимать и заменять или ремонтировать скважинный прибор без подъема колонны бурильных труб. Known downhole telemetry system according to the book A. A. Molchanov Measurement of geophysical and technological parameters in the process of drilling wells, M., Nedra, 1983, p. 171 ... 177, 85 ... 92 (prototype). This system includes ground receiving and processing equipment and a downhole tool with an electronic unit and a power source installed in the drill pipe string. This design allows you to lift and replace or repair the downhole tool without lifting the drill pipe string.

Недостатком этой конструкции является то, что для замены одной детали необходимо поднимать весь довольно сложный и большой по габаритам скважинный прибор. Основные детали и узлы скважинного прибора практически не изнашиваются и не выходят из строя в процессе бурения скважины. Наиболее слабым звеном в скважинном приборе является источник питания. The disadvantage of this design is that to replace one part, it is necessary to lift the entire rather complex and large downhole tool. The main parts and components of the downhole tool practically do not wear out and do not fail during the drilling process. The weakest link in a downhole tool is the power source.

В качестве источника питания используются электрогенератор или батареи электрических элементов. Ресурс источника питания ограничен тяжелыми условиями его работы: высокой температурой и давлением на забое скважины. Для электрогенератора дополнительным фактором, влияющим на ресурс работы, является износ подшипников, вызванный расходом смазки через уплотнения вала. An electric generator or batteries of electrical elements are used as a power source. The resource of the power source is limited by the difficult conditions of its operation: high temperature and pressure at the bottom of the well. For the generator, an additional factor affecting the service life is bearing wear caused by the consumption of lubricant through shaft seals.

Задача создания изобретения - увеличение ресурса работы системы, снижение времени на спуско-подъемные операции для замены источника питания. The objective of the invention is to increase the life of the system, reduce the time for tripping to replace the power source.

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что забойная телеметрическая система, содержащая наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру и установленные в колонну бурильных труб скважинный прибор с электронным блоком и источник питания, выполненный в виде электрогенератора или батареи электрических элементов, источник питания выполнен сменным и имеет на верхнем торце стыковочное устройство и/или устройство для съема, а на нижнем - наконечник с одним или несколькими электрическими контактами, а в верхней части скважинного прибора выполнено стыковочное устройство для установки, по крайней мере, одного сменного источника питания, по крайней мере, одного сменного источника питания. Стыковочное устройство скважинного прибора выполнено с обеспечением перекоммутации электронного блока скважинного прибора на вновь устанавливаемый сменный источник питания. Стыковочное устройство скважинного прибора выполнено с обеспечением окружной ориентации и фиксации вышеустановленного сменного источника питания. Сменные источники питания установлены друг над другом. Забойная телеметрическая система может иметь также внутренний источник питания. The solution to this problem was achieved due to the fact that the downhole telemetry system containing ground receiving and processing equipment and a downhole tool with an electronic unit and a power source installed in the form of an electric generator or a battery of electrical elements installed in the drill pipe string, the power supply is replaceable and has the top end is a docking device and / or a device for removal, and at the bottom there is a tip with one or more electrical contacts, and in the upper part of the downhole tool coupling device configured to set at least one replaceable power source, at least one interchangeable supply. The docking device of the downhole tool is designed to ensure the switching of the electronic unit of the downhole tool to a newly installed replaceable power source. The docking device of the downhole tool is designed to provide a circumferential orientation and fixation of the above-installed replaceable power source. Interchangeable power supplies are mounted on top of each other. The downhole telemetry system may also have an internal power source.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Patent studies have shown that the proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...4, где:
на фиг.1 показана забойная телеметрическая система с двумя сменными источниками питания,
на фиг. 2 изображена забойная телеметрическая система, работающая от внутреннего источника питания,
на фиг. 3 - забойная телеметрическая система со сменным источником питания,
на фиг. 4 - забойная телеметрическая система со сменным источником питания, на верхнем торце которого выполнено устройство для съема (ловитель).The invention is illustrated in figure 1 ... 4, where:
figure 1 shows a downhole telemetry system with two interchangeable power sources,
in FIG. 2 shows a downhole telemetry system operating from an internal power source,
in FIG. 3 - downhole telemetry system with a replaceable power source,
in FIG. 4 - downhole telemetry system with a removable power source, on the upper end of which is made a device for removal (catcher).

Компоновка, в состав которой входит забойная телеметрическая система, включает: долото 1, забойный двигатель 2, колонну бурильных труб 3, скважинный прибор 4, центраторы 5, электронный блок 6, внутренний источник питания 7, источник питания 8, выполненный в виде электрогенератора или батареи электрических, кроме того, источник питания 8 выполнен сменным, стыковочное устройство 9 или устройство для съема 10, наконечник 11, пазы окружной ориентации 12, фиксатор 13, переключатель 14, провода коммутации 15, которые проходят внутри скважинного прибора и источников питания, перемычку 16. The layout, which includes a downhole telemetry system, includes: a bit 1, a downhole motor 2, a drill pipe string 3, a downhole tool 4, centralizers 5, an electronic unit 6, an internal power source 7, a power source 8, made in the form of an electric generator or battery electrical, in addition, the power source 8 is removable, the docking device 9 or the device for removing 10, the tip 11, the grooves of the circumferential orientation 12, the latch 13, the switch 14, the switching wires 15 that pass inside the downhole tool and power supply jumper 16.

В связи с тем, что система может применяться и для эксплуатационной скважины, долото 1 и забойный двигатель 2 могут отсутствовать. На поверхности установлены соединенные электрическими связями антенна 17, приемное устройство 18, ПЭВМ 19, принтер 20. Due to the fact that the system can be used for production wells, the bit 1 and the downhole motor 2 may be absent. An antenna 17, a receiving device 18, a PC 19, a printer 20 are mounted on the surface.

Забойная телеметрическая система работает следующим образом. Downhole telemetry system works as follows.

Перед эксплуатацией скважинный прибор 4 с источником питания 8, преимущественно электрогенератором, устанавливается в компоновку колонны бурильных труб или обсадных труб 3. При работе сигнал со скважинного прибора 4 одним из известных способов, например, по электромагнитному или гидравлическому каналу связи передается на антенну 17 и на приемное устройство 18, где преобразуется и поступает на ПЭВМ 19 и на принтер 20. В случаях выхода из строя сменного источника питания 8 или при отсутствии прокачки промывочной жидкости работоспособность телеметрической системы восстанавливают следующим образом. С помощью троса цепляют вышедший из строя сменный источник питания 8 за устройство для съема 10 и поднимают на поверхность, не производя подъема бурильных труб 3, а на его место устанавливают вновь устанавливаемый сменный источник питания 8. Вновь устанавливаемый сменный источник питания 8 может также устанавливаться без съема вышедшего из строя, доставка вновь устанавливаемого сменного источника питания к стыковочному устройству 9 забойной телеметрической системы производится сбросом или с помощью троса. При этом наконечник 11 входит в стыковочное устройство 9 по пазам окружной ориентации 12 и фиксируется посредством фиксатора 13. Одновременно срабатывает переключатель 14, который осуществляет перекоммутацию потребителей электроэнергии электронного блока скважинного прибора на вновь установленный сменный источник питания 8. Before operation, the downhole tool 4 with a power source 8, mainly an electric generator, is installed in the layout of the drill pipe string or casing 3. During operation, the signal from the downhole tool 4 is transmitted by one of the known methods, for example, via an electromagnetic or hydraulic communication channel to the antenna 17 and to receiving device 18, where it is converted and supplied to the PC 19 and to the printer 20. In the event of a failure of the replaceable power source 8 or in the absence of pumping of the flushing fluid, the operability of the body etricheskoy system restore as follows. Using a cable, a failed replaceable power source 8 is hooked onto a removal device 10 and lifted to the surface without lifting the drill pipe 3, and a newly installed replaceable power source 8 is installed in its place. A newly installed replaceable power source 8 can also be installed without failure, delivery of a newly installed removable power source to the docking device 9 downhole telemetry system is carried out by dumping or using a cable. In this case, the tip 11 enters the docking device 9 along the grooves of the circumferential orientation 12 and is fixed by means of the latch 13. At the same time, the switch 14 is activated, which switches the consumers of the electric power of the electronic unit of the downhole tool to a newly installed replaceable power source 8.

В случае применения сменного источника питания 8 с устройством для съема 10 (фиг. 4) роль переключателя 14 выполняет перемычка 16, установленная между соответствующими контактами наконечника 11. In the case of using a removable power source 8 with a device for removing 10 (Fig. 4), the role of the switch 14 is performed by a jumper 16 installed between the corresponding contacts of the tip 11.

Применение изобретения позволило:
1. Повысить надежность телеметрической системы.The application of the invention allowed:
1. Improve the reliability of the telemetry system.

2. Повысить удобство в эксплуатации и обслуживании ЗТС. 2. Improve the ease of use and maintenance of the ZTS.

3. Обеспечить длительную работу забойной телеметрической системы без подъема бурильных труб. 3. To ensure long-term operation of the downhole telemetry system without raising the drill pipe.

4. Снизить затраты на спуско-подъемные операции. 4. Reduce the cost of tripping.

5. Снизить время простоя оборудования. 5. Reduce equipment downtime.

6. Ускорить замену источника питания. 6. Accelerate power supply replacement.

Claims

1. Downhole telemetry system comprising a ground receiving and processing apparatus and a downhole tool with an electronic unit and a power source installed in a drill pipe string and made up of an electric generator or a battery of electrical elements, characterized in that the power source is removable and has a docking interface at the upper end device and / or device for removal, and on the lower tip with one or more electrical contacts, and in the upper part of the downhole tool, a docking device is made yours for installing at least one removable power source.

2. The downhole telemetry system according to claim 1, characterized in that the docking device of the downhole tool is made to ensure the switching of the electronic unit of the downhole tool to a newly installed replaceable power source.

3. Downhole telemetry system according to claim 1 or 2, characterized in that the docking device of the downhole tool is designed to provide a circumferential orientation and fixation above the installed replaceable power source.

4. Downhole telemetry system according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the replaceable power sources are installed one above the other.

5. Downhole telemetry system according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that it also has an internal power source.