RU2194161C2 - Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters - Google Patents

Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2194161C2
RU2194161C2 RU2000129932/03A RU2000129932A RU2194161C2 RU 2194161 C2 RU2194161 C2 RU 2194161C2 RU 2000129932/03 A RU2000129932/03 A RU 2000129932/03A RU 2000129932 A RU2000129932 A RU 2000129932A RU 2194161 C2 RU2194161 C2 RU 2194161C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transmitting module
module
communication channel
modules
information
Prior art date
Application number
RU2000129932/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000129932A (en
Inventor
Г.А. Григашкин
С.Е. Варламов
В.В. Кульчицкий
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
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 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority to RU2000129932/03A priority Critical patent/RU2194161C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194161C2 publication Critical patent/RU2194161C2/en
Publication of RU2000129932A publication Critical patent/RU2000129932A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: drilling equipment; applicable in monitoring of bottomhole parameters in well drilling and well logging. SUBSTANCE: bottomhole telemetering system has measuring module, module of power supply and transmitting module. For information transmission, transmitting module uses electromagnetic channel of communication and additional transmitting module forming pulses of drilling mud pressure for transmission of information through hydraulic communication channel. All modules are mounted and secured in body of telemetering system. Transmitting module using electromagnetic channel for information transmission is installed on contact centralizers so as to locate electrical separator between them. Surface equipment has receiving device connected with antenna and with mud pressure pickup installed in discharge line of drilling mud. Electrical connectors of modules may have the same design from both sides to provide for their assembly in different sequence. Besides, they may be closed with sealed plugs fulfilling functions of deflectors. EFFECT: higher reliability of system, accuracy of information supplied by downhole instruments. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике, а именно к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважин. The invention relates to drilling equipment, and in particular to means for controlling downhole parameters during drilling and geophysical research of wells.

Известна забойная телеметрическая система, предназначенная для передачи забойной информации на поверхность по проводному каналу связи (Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных скважин. - М.: Недра, 1990, с. 110, 111). Эта забойная телеметрическая система содержит глубинный блок телеметрической системы, глубинное измерительное устройство, наземный пульт, наземное измерительное устройство, кабель связи. Наличие кабеля связи внутри буровых труб имеет следующие недостатки: высокая стоимость, проблемы надежности соединения, износ и повреждение кабеля вследствие абразивного износа и вращения труб, затруднения при ловильных работах, необходимость специального оборудования для работы с кабелем, увеличение времени спускоподъемных операций, ограничение глубины использования. Known downhole telemetry system designed to transmit downhole information to the surface via a wired communication channel (Kalinin A.G. et al. Drilling of deviated wells. - M .: Nedra, 1990, p. 110, 111). This downhole telemetry system comprises an in-depth telemetry system unit, an in-depth measurement device, a ground control panel, a ground measurement device, and a communication cable. The presence of a communication cable inside the drill pipes has the following disadvantages: high cost, problems in the reliability of the connection, wear and damage to the cable due to abrasive wear and rotation of the pipes, difficulties during fishing operations, the need for special equipment for working with the cable, an increase in the time of tripping operations, and limitation of the depth of use.

Известна система измерения забойных параметров в процессе бурения (MWD) фирмы Geoservis с электромагнитным каналом связи (Технология горизонтального, наклонно направленного и кустового бурения. - Обзор ВНИИ Зарубежгеология, 1991, вып. 8, с. 8-9). Датчики этой системы позволяют измерять зенитный угол, азимут, ориентацию компоновки, температуру, давление, а также получать данные каротажа. Недостатком телесистем, использующих электромагнитный канал связи, является малая дальность действия 1500 -2000 м вследствие маломощного передатчика, питающегося от литиевых батарей. A well-known system for measuring downhole parameters during drilling (MWD) by Geoservis with an electromagnetic communication channel (Technology of horizontal, directional and cluster drilling. - Review of the All-Russian Research Institute of Zarubezhgeologiya, 1991, issue 8, p. 8-9). The sensors of this system allow you to measure the zenith angle, azimuth, layout orientation, temperature, pressure, as well as obtain logging data. The disadvantage of telesystems using an electromagnetic communication channel is the short range of 1,500 -2,000 m due to the low-power transmitter, powered by lithium batteries.

Система с более мощным до 500 вт передатчиком, известная как телеметрическая система "Забой" (Чупров В.П. Отчет ВНИИГИС, 1993) имеет дальность, ограниченную глубиной 3200 - 3500 м. A system with a more powerful transmitter up to 500 W, known as the Zamet telemetry system (V. Chuprov, Report of VNIIGIS, 1993), has a range limited to a depth of 3200 - 3500 m.

Общим недостатком телеметрических систем с электромагнитным каналом связи является то, что в низкоомных разрезах например, Западной Сибири, дальность действия систем с электромагнитным каналом связи ограничена, а для очень высокоомных, например, соляных пластов, электромагнитный канал связи практически не работает, так как сигнал экранируется. A common drawback of telemetry systems with an electromagnetic communication channel is that in low-resistance sections, for example, in Western Siberia, the range of systems with an electromagnetic communication channel is limited, and for very high-resistance sections, for example, salt formations, the electromagnetic communication channel practically does not work, since the signal is shielded .

Известна также телеметрическая система с гидравлическим каналом связи, например, по а. с. СССР 709807, МПК 2 Е 21 В 47/12. Эта система содержит клапан, формирующий импульсы давления и наземную регистрирующую аппаратуру. A telemetry system with a hydraulic communication channel is also known, for example, along a. from. USSR 709807, IPC 2 E 21 V 47/12. This system comprises a valve forming pressure pulses and ground recording equipment.

Общим недостатком систем, использующих гидравлический канал связи, являются: высокий уровень пульсаций бурового раствора, вызванный работой бурового насоса в диапазоне рабочих частот, а также повышенные требования к качеству очистки бурового раствора, его составу и однородности. A common drawback of systems using a hydraulic communication channel are: a high level of mud pulsations caused by the operation of the mud pump in the operating frequency range, as well as increased demands on the quality of drilling mud cleaning, its composition and uniformity.

Известна забойная телеметрическая система по а. с. СССР 471429, МПК Е 21В 47/12. Эта система содержит электрогенератор и модуль, передающий информацию по гидравлическому каналу связи, который в свою очередь состоит из корпуса, датчиков и клапана, формирующего гидроимпульсы. The downhole telemetry system according to a. from. USSR 471429, IPC E 21B 47/12. This system contains an electric generator and a module that transmits information through a hydraulic communication channel, which in turn consists of a housing, sensors, and a valve forming hydraulic pulses.

Наиболее близким аналогом можно считать забойную телеметрическую систему по полезной модели РФ 16759, которая содержит: измерительный модуль, модуль электропитания и передающий модуль, использующий для передачи электромагнитный канал связи, и дополнительный передающий модуль, использующий для передачи гидравлический канал связи. The closest analogue can be considered the downhole telemetry system according to the utility model of the Russian Federation 16759, which contains: a measuring module, a power supply module and a transmitting module using an electromagnetic communication channel for transmission, and an additional transmitting module using a hydraulic communication channel for transmission.

Недостатками этой системы, кроме недостатков, характерных для гидравлического канала связи, являются низкая надежность, отсутствие возможности контроля достоверности полученной информации. The disadvantages of this system, in addition to the disadvantages characteristic of the hydraulic communication channel, are low reliability, lack of ability to control the reliability of the information received.

Задачами создания изобретения являются повышение надежности телеметрической системы, а также повышение точности измерений и обеспечение достоверности полученной информации о контролируемых параметрах. The objectives of the invention are to increase the reliability of the telemetry system, as well as improving the accuracy of measurements and ensuring the reliability of the information received on the controlled parameters.

Желаемый технический результат достигнут за счет того, что в забойной телеметрической системе, содержащей измерительный модуль, модуль электропитания и передающий модуль, использующий для передачи электромагнитный канал связи, а также дополнительно второй передающий модуль, формирующий импульсы давления промывочной жидкости для передачи информации по гидравлическому каналу связи, при этом все модули сцентрированы в корпусе телеметрической системы, состоящем из двух частей с электрическим разделителем, образующим диполь, и закреплены, причем передающий модуль, обеспечивающий передачу информации по электромагнитному каналу связи, установлен на контактных центраторах таким образом, чтобы электрический разделитель находился между ними, дополнительно установлено наземное оборудование, содержащее приемное устройство, один вход которого соединен с антенной, а другой - с датчиком давления промывочной жидкости, установленным в нагнетательной линии бурового раствора. The desired technical result is achieved due to the fact that in a downhole telemetry system containing a measuring module, a power supply module and a transmitting module using an electromagnetic communication channel for transmission, as well as an additional second transmitting module that generates flushing fluid pressure pulses for transmitting information through the hydraulic communication channel while all the modules are centered in the body of the telemetry system, consisting of two parts with an electric separator forming a dipole, and fixed s, and the transmitting module, which provides information transfer via the electromagnetic communication channel, is mounted on contact centralizers so that the electric separator is between them, ground-based equipment is also installed, containing a receiving device, one input of which is connected to the antenna and the other to the pressure sensor flushing fluid installed in the injection line of the drilling fluid.

Электрические разъемы модулей одинаковой конструкции выполнены с обеих сторон для обеспечения стыковки модулей в различной последовательности. The electrical connectors of the modules of the same design are made on both sides to ensure the modules are docked in different sequences.

Патентные исследования показали, что предложенное техническое решение соответствует критериям изобретения: обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Patent studies have shown that the proposed technical solution meets the criteria of the invention: it has novelty, inventive step and industrial applicability.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг. 1 - приведена схема контроля забойных параметров, на фиг. 2 - приведена общая компоновка устройства. The invention is illustrated in the drawings, where in FIG. 1 is a control diagram of downhole parameters, FIG. 2 - shows the general layout of the device.

Телеметрическая система 1 (фиг. 1) крепится к колонне бурильных труб 2 и располагается над забойным двигателем 3. В нагнетательной линии бурового насоса 4 установлен датчик давления промывочной жидкости 5. Наземное оборудование телеметрической системы содержит приемное устройств 6, ПЭВМ 7, печатающее устройство 8. Один вход приемного устройства 6 соединен с антенной 9, а другой с датчиком давления промывочной жидкости 5. The telemetry system 1 (Fig. 1) is attached to the drill pipe string 2 and is located above the downhole motor 3. In the discharge line of the mud pump 4, a washing fluid pressure sensor 5 is installed. The ground equipment of the telemetry system contains a receiving device 6, PC 7, printing device 8. One input of the receiving device 6 is connected to the antenna 9, and the other to the pressure sensor of the washing liquid 5.

Забойная телеметрическая система 1 (фиг. 2) состоит из следующих основных узлов и деталей: корпуса 10, состоящего из двух частей с электрическим разделителем 11. Внутри корпуса 10 установлены измерительный модуль 12, модуль электропитания 13, передающий модуль 14, формирующий импульсы давления промывочной жидкости для передачи информации по гидравлическому каналу связи, и дополнительно второй передающий модуль 15, использующий для передачи электромагнитный канал связи, который дублирует передачу информации. Модуль 15 содержит блок с электронными компонентами 16. Модули 12, 13 и 14 установлены на центраторах 17, обеспечивающих прохождение бурового раствора. Модуль 15 установлен на контактных центраторах 18, выполняющих роль электрического контакта. При этом электрический разделитель 11 должен находиться между контактными центраторами 18, в результате чего две части корпуса 10 выполняют функцию диполя. Корпус модуля 15 также имеет электрический разделитель. В состав модуля 14 входят диафрагма 19 и клапан 20, предназначенные непосредственно для формирования импульсов давления. Модули 12-15 имеют с обеих сторон электрические разъемы 21, обеспечивающие их сборку в различной последовательности. Верхний и нижний электрические разъемы 21 закрыты герметично крышками 22, выполняющими функции обтекателей. The downhole telemetry system 1 (Fig. 2) consists of the following main components and parts: the housing 10, which consists of two parts with an electrical spacer 11. Inside the housing 10 there is a measuring module 12, a power supply module 13, a transmitting module 14, which generates pressure pulses of the washing liquid for transmitting information through a hydraulic communication channel, and additionally a second transmitting module 15, using an electromagnetic communication channel for transmission, which duplicates the transmission of information. Module 15 contains a block with electronic components 16. Modules 12, 13 and 14 are mounted on centralizers 17 that allow the passage of drilling fluid. Module 15 is mounted on contact centralizers 18, which act as an electrical contact. In this case, the electrical separator 11 must be between the contact centralizers 18, as a result of which the two parts of the housing 10 function as a dipole. The module housing 15 also has an electrical isolator. The module 14 includes a diaphragm 19 and a valve 20, designed directly for the formation of pressure pulses. Modules 12-15 have electrical connectors 21 on both sides, ensuring their assembly in a different sequence. The upper and lower electrical connectors 21 are hermetically sealed with covers 22, which serve as fairings.

Система работает следующим образом. Параметры бурения измеряются датчиками измерительного модуля 12. Сигнал в закодированном виде поступает на передающие модули 14 и 15. The system operates as follows. Drilling parameters are measured by the sensors of the measuring module 12. The signal is encoded into the transmitting modules 14 and 15.

Передающий модуль 14 перекрывает сечение корпуса 10. Буровой раствор проходит через диафрагму 19 и клапан 20, предназначенный для формирования гидравлического сигнала. Клапан 20 совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего уменьшается проходное сечение бурового раствора и создается волна давления, несущая информацию по гидравлическому каналу связи. В блоке с электронными компонентами 16 формируется электромагнитный сигнал и поступает на диполь, образованный двумя частями корпуса 10 с электрическим разделителем 11. Сигнал по электромагнитному каналу связи передается на поверхность. The transmitting module 14 overlaps the cross section of the housing 10. The drilling fluid passes through the diaphragm 19 and the valve 20, designed to generate a hydraulic signal. The valve 20 performs a reciprocating motion, as a result of which the flow area of the drilling fluid is reduced and a pressure wave is generated that carries information through the hydraulic communication channel. An electromagnetic signal is generated in the block with electronic components 16 and is fed to a dipole formed by two parts of the housing 10 with an electrical splitter 11. The signal is transmitted to the surface via an electromagnetic communication channel.

Информация о забойных параметрах поступает одновременно по гидравлическому и электромагнитному каналу связи в приемное устройство 6. В приемном устройстве 6 производится подготовка сигнала для ввода в ПЭВМ 7, где сигналы, полученные с электромагнитного и гидравлического каналов связи, обрабатываются совместно. Information about the downhole parameters is received simultaneously through the hydraulic and electromagnetic communication channel to the receiving device 6. In the receiving device 6, the signal is prepared for input into the PC 7, where the signals received from the electromagnetic and hydraulic communication channels are processed together.

Система может работать в следующих режимах. В случае уверенного приема по гидравлическому или электромагнитному каналу связи может работать только один передающий модуль 16 или второй передающий модуль 17. При наличии помех по одному из каналов связи передачу по обоим каналам связи дублируют. При отсутствии помех по обоим каналам связи параллельно передается различная информация, что увеличивает скорость передачи данных. The system can operate in the following modes. In the case of reliable reception via a hydraulic or electromagnetic communication channel, only one transmitting module 16 or the second transmitting module 17 can operate. If there is interference on one of the communication channels, the transmission on both communication channels is duplicated. In the absence of interference, various information is simultaneously transmitted through both communication channels, which increases the data transfer rate.

Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить сборку забойной телеметрической системы из модулей в любой комплектации: с одним передающим модулем или с двумя одновременно.
The application of the invention allowed:
1. Ensure the assembly of the downhole telemetry system from the modules in any configuration: with one transmitting module or with two at the same time.

2. Повысить точность измерения и обеспечить достоверность полученной информации о скважинных параметрах за счет совместной обработки сигналов, полученных по двум независимым каналам связи. Тем самым обеспечивается помехозащищенность системы. 2. To increase the accuracy of the measurement and to ensure the reliability of the obtained information about the borehole parameters due to the joint processing of signals received through two independent communication channels. This ensures the noise immunity of the system.

3. Повысить скорость передачи информации, так как при отсутствии помех возможна параллельная передача по двум каналам информации о разных параметрах. 3. Increase the speed of information transfer, since in the absence of interference, parallel transmission of information about different parameters through two channels is possible.

4. Сравнивать результаты измерений, полученных двумя принципиально различными методами. 4. Compare the results of measurements obtained by two fundamentally different methods.

5. Увеличить надежность системы за счет дублирования передачи. 5. Increase system reliability by duplicating transmission.

6. Обеспечить получение забойной информации при серьезных отказах одной из систем. 6. To ensure that bottomhole information is obtained in case of serious failures of one of the systems.

Claims (3)

1. Телеметрическая система контроля забойных параметров, содержащая измерительный модуль, модуль электропитания и передающий модуль, использующий для передачи электромагнитный канал связи, и дополнительный передающий модуль, формирующий импульсы давления промывочной жидкости для передачи информации по гидравлическому каналу связи, отличающаяся тем, что все модули сцентрированы в корпусе телеметрической системы, состоящем из двух частей с электрическим разделителем, образующим диполь, и закреплены, причем передающий модуль, использующий для передачи информации электромагнитный канал связи, установлен на контактных центраторах, таким образом, чтобы электрический разделитель находился между ними, а также дополнительно установлено наземное оборудование, содержащее приемное устройство, один вход которого соединен с антенной, а другой - с датчиком давления промывочной жидкости, установленным в нагнетательной линии бурового раствора. 1. A telemetric monitoring system for downhole parameters, comprising a measuring module, a power supply module and a transmitting module using an electromagnetic communication channel for transmission, and an additional transmitting module that generates flushing fluid pressure pulses for transmitting information through the hydraulic communication channel, characterized in that all modules are centered in the body of the telemetry system, consisting of two parts with an electric separator forming a dipole, and fixed, and the transmitting module using An electromagnetic communication channel for transmitting information is installed on contact centralizers, so that an electrical splitter is located between them, and ground-based equipment is also installed, containing a receiving device, one input of which is connected to the antenna and the other to a washing liquid pressure sensor, installed in the injection line of the drilling fluid. 2. Телеметрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что электрические разъемы модулей имеют с обеих сторон одинаковую конструкцию, обеспечивающую их сборку в различной последовательности. 2. The telemetry system according to claim 1, characterized in that the electrical connectors of the modules have the same design on both sides, ensuring their assembly in a different sequence. 3. Телеметрическая система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что верхний и нижний электрические разъемы модулей закрыты герметичными заглушками, выполняющими функции обтекателей. 3. The telemetry system according to claim 1 or 2, characterized in that the upper and lower electrical connectors of the modules are closed with sealed plugs that perform the functions of fairings.
RU2000129932/03A 2000-12-01 2000-12-01 Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters RU2194161C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129932/03A RU2194161C2 (en) 2000-12-01 2000-12-01 Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129932/03A RU2194161C2 (en) 2000-12-01 2000-12-01 Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2194161C2 true RU2194161C2 (en) 2002-12-10
RU2000129932A RU2000129932A (en) 2002-12-10

Family

ID=20242773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000129932/03A RU2194161C2 (en) 2000-12-01 2000-12-01 Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194161C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2643395C1 (en) * 2016-11-14 2018-02-01 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" Telemetrical system with combined cable-free connection channel for data transmission in process of drilling wells
RU2646287C1 (en) * 2017-05-15 2018-03-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Telemetry system of wellbore monitoring

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОЛЧАНОВ А.А. Измерение географических и технологических параметров в процессе бурения скважин. - М.: Недра, 1983, с.151-183. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2643395C1 (en) * 2016-11-14 2018-02-01 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" Telemetrical system with combined cable-free connection channel for data transmission in process of drilling wells
RU2646287C1 (en) * 2017-05-15 2018-03-02 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Telemetry system of wellbore monitoring

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2544457C (en) System and method for downhole telemetry
CA2677325C (en) Wireless communications associated with a wellbore
US7126492B2 (en) Electromagnetic borehole telemetry system incorporating a conductive borehole tubular
CA2703417C (en) Instrumentation of appraisal well for telemetry
US7477161B2 (en) Bidirectional telemetry apparatus and methods for wellbore operations
US6750783B2 (en) Low frequency electromagnetic telemetry system employing high cardinality phase shift keying
US6956791B2 (en) Apparatus for receiving downhole acoustic signals
US7747387B2 (en) Providing increased number of measurements and deeper depth of investigation from existing resistivity tool hardware
CN201363137Y (en) Borehole compensation electromagnetic wave resistivity measurement device while drilling
JPS6149096A (en) Remote information transmitting apparatus
RU2378509C1 (en) Telemetry system
CN103061754B (en) A kind of electromagnetic measurement while drilling system wireless remote receiver and measuring method thereof and application
CN103835705A (en) Underground measurement information transmission system
RU2194161C2 (en) Telemetering system for monitoring of bottomhole parameters
RU2509210C1 (en) Measurements while drilling
CA2951155C (en) Mud motor with integrated mwd system
GB2421614A (en) Subterranean communication system
RU16759U1 (en) BOTTOM TELEMETRIC SYSTEM OF MODULAR DESIGN
RU2140539C1 (en) Bottomhole telemetric system
CN115749751A (en) Cross-screw wireless transmission system
RU2643395C1 (en) Telemetrical system with combined cable-free connection channel for data transmission in process of drilling wells
RU60626U1 (en) TELEMETRIC SYSTEM FOR TRANSMITTING BOTTOM-BASED INFORMATION
RU49898U1 (en) CABLE-FREE TELEMETRY SYSTEM
CA2621403C (en) Wireless communications associated with a wellbore
RU2243377C1 (en) Method and device for controlling face parameters in screening highly conductive beds

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041202

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20071227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121202

BF4A Cancelling a publication of earlier date [patents]

Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131202