RU2200835C2

RU2200835C2 - Downhole telemetric system

Info

Publication number: RU2200835C2
Application number: RU2001114684/03A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Григашкин; С.Е. Варламов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2003-03-20

Abstract

FIELD: drilling operations, measurement and transmission of downhole parameters in screening formations of high conductivity in process of drilling. SUBSTANCE: downhole telemetric system includes ground receiving-processing equipment, downhole logging tool with primary measurement converters and transmitter comprising upper and lower parts interconnected with the aid of cable and electric divider. Electric divider is positioned beneath jig in drilled hole and above screening formation and functions in the capacity of dipole formed as result of electric division of drill pipe string. Lower part of downhole logging tool is installed in mix of bottom-hole assembly of drill pipe string or above downhole motor, is centered and fixed in mounting device. The latter has receiving grooves which secure unambiguous circumferential orientation of lower part of downhole logging tool in string of drill pipes. Cable can be connected to upper part of downhole logging tool and mounted for rotation with reference to electric divider. System incorporates power supply source joined to upper part of downhole logging tool and comes in the form of electric generator or storage battery. Primary measurement converters can be built on basis of gyroscopic transmitters or ferrosonde transducers and mounting device can be made of magnetically permeable material in the form of tube that is part of mix of bottom-hole assembly. EFFECT: capability to transmit information through screening formations of high conductivity thanks raised level of signal. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промысловой геофизике и предназначено для измерения забойных параметров в процессе наклонно-направленного и горизонтального бурения в экранирующих пластах с высокой проводимостью, содержащих соляные пласты. The invention relates to field geophysics and is intended for measuring downhole parameters during directional and horizontal drilling in high conductivity shielded formations containing salt formations.

Известна забойная телеметрическая система по патенту РФ 2161701, 7 Е 21 B 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 B 47/022. This system contains an electric separator, a 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.

Недостаток - невозможность использования системы для передачи сигнала через экранирующие пласты высокой проводимости. The disadvantage is the inability to use the system to transmit a signal through high conductivity shielding layers.

Известна забойная телеметрическая система, содержащая скважинный модуль с измерительными первичными преобразователями, передатчик, электрический разделитель (А. С. СССР 235681 А, кл. Е 21 В 47/16 от 16.06.69 г.). Known downhole telemetry system containing a borehole module with measuring primary converters, a transmitter, an electrical splitter (A. S. USSR 235681 A, class E 21 B 47/16 from 06/16/69).

Недостаток этого устройства заключается в том, что электрический разделитель находится в нижней части бурильной колонны, в связи с чем не обеспечивается приемлемый уровень сигнала при проведении работ в экранирующих пластах высокой проводимости, содержащих соляные пласты. The disadvantage of this device is that the electric separator is located in the lower part of the drill string, and therefore an acceptable signal level is not provided when working in high conductivity shielding formations containing salt formations.

Этот недостаток частично устранен в изобретении по патенту РФ 2140539, МПК 6 Е 21 В 47/00, 1977, прототип. This disadvantage is partially eliminated in the invention according to the patent of the Russian Federation 2140539, IPC 6 E 21 In 47/00, 1977, prototype.

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

Недостатками этой телеметрической системы являются
- ослабление сигнала в кондукторе скважины,
- скручивание кабеля при установке телеметрической системы в бурильную колонну,
- низкая надежность кабельных разъемов,
- система приспособлена для измерения забойных параметров только гироскопическими датчиками вследствие экранирования магнитного поля Земли бурильными трубами,
- отсутствие окружной ориентации скважинного прибора, что необходимо для определения положения отклонителя.The disadvantages of this telemetry system are
- attenuation of the signal in the conductor of the well,
- twisting the cable when installing the telemetry system in the drill string,
- low reliability of cable connectors,
- the system is adapted to measure downhole parameters only by gyroscopic sensors due to shielding of the Earth's magnetic field with drill pipes,
- the lack of circumferential orientation of the downhole tool, which is necessary to determine the position of the diverter.

Задача создания изобретения - обеспечение работоспособности забойной телеметрической системы при бурении в экранирующих пластах с высокой проводимостью, содержащих соляные пласты, а также повышение точности измерения. The objective of the invention is to ensure the operability of the downhole telemetry system when drilling in high conductivity shielded formations containing salt formations, as well as to increase the measurement accuracy.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что забойная телеметрическая система, содержащая наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, скважинный прибор с измерительными первичными преобразователями и передатчиком, состоящий из верхней и нижней частей, соединенных между собой кабелем, электрический разделитель, выполняющий функции диполя, образованного в результате электрического разъединения бурильной колонны, при этом электрический разделитель установлен ниже кондуктора бурящейся скважины и выше экранирующего пласта. Нижняя часть скважинного прибора установлена в составе компоновки низа бурильной или установлена над забойным двигателем, сцентрирована и зафиксирована в посадочном устройстве, причем посадочное устройство имеет приемные пазы, обеспечивающие однозначную окружную ориентацию нижней части скважинного прибора. Кабель соединен с передатчиком с возможностью вращения относительно разделителя. Забойная телеметрическая система содержит источник питания, который состыкован с верхней частью скважинного прибора и выполнен в виде электрогенератора или батареи электрических элементов. Посадочное устройство выполнено из магнитопроницаемого материала в виде трубы, входящей в состав компоновки низа бурильной колонны, а измерительные первичные преобразователи азимута выполнены на основе феррозондовых датчиков. Измерительные первичные преобразователи азимута могут быть выполнены на основе гироскопических датчиков. The solution to these problems was achieved due to the fact that the downhole telemetry system containing ground receiving and processing equipment, a downhole tool with measuring primary transducers and a transmitter, consisting of upper and lower parts interconnected by a cable, an electric splitter that performs the functions of a dipole formed in as a result of the electrical disconnection of the drill string, with the electric separator installed below the conductor of the well being drilled and above the shielding formation. The lower part of the downhole tool is installed in the layout of the bottom of the drill or mounted above the downhole motor, centered and fixed in the landing device, and the landing device has receiving grooves that provide a unique circumferential orientation of the lower part of the downhole tool. The cable is rotatably connected to the transmitter relative to the splitter. The downhole telemetry system contains a power source that is docked with the upper part of the downhole tool and is made in the form of an electric generator or a battery of electrical elements. The landing device is made of magnetically permeable material in the form of a pipe, which is part of the layout of the bottom of the drill string, and the measuring primary azimuth transducers are made on the basis of flux-probe sensors. Measuring primary converters of azimuth can be performed on the basis of gyroscopic sensors.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена компоновка бурильной колонны с установленной в ней забойной телеметрической системой. The invention is illustrated by the drawing, which shows the layout of the drill string with installed downhole telemetry system.

В состав компоновки входят 1 - долото, 2 - забойный двигатель, 3 - посадочное устройство с приемными пазами - 4, 5 - центратор скважинного прибора, 6 - нижняя часть скважинного прибора с измерительными первичными преобразователями, 7 - кабель, 8 - передатчик, 9 - электрический разделитель, 10 - колонна бурильных труб, 11 - верхняя часть скважинного прибора, 12 - кондуктор бурящейся скважины, 13 - антенна, 14 - приемное устройство, 15 - ПЭВМ, 16 - принтер. Ниже кондуктора бурящейся скважины 12 находится соляной пласт 17. Источник питания 18 выполнен в виде батареи электрических элементов или электрогенератора, соединенного с верхней частью скважинного прибора 11. Замена источника питания 18 в этом случае существенно упрощается и ускоряется. Верхняя часть скважинного прибора 11 имеет контактный центратор 19. The composition of the assembly includes 1 - a chisel, 2 - a downhole motor, 3 - a landing gear with receiving grooves - 4, 5 - a downhole tool centralizer, 6 - a lower part of a downhole tool with measuring primary transducers, 7 - a cable, 8 - a transmitter, 9 - electric splitter, 10 - drill pipe string, 11 - upper part of the downhole tool, 12 - drilled well conductor, 13 - antenna, 14 - receiving device, 15 - PC, 16 - printer. Below the conductor of the borehole 12 being drilled, there is a salt reservoir 17. The power source 18 is made in the form of a battery of electrical elements or an electric generator connected to the upper part of the downhole tool 11. Replacing the power source 18 in this case is greatly simplified and accelerated. The upper part of the downhole tool 11 has a contact centralizer 19.

При работе нижнюю часть скважинного прибора 8 устанавливают в состав компоновки низа бурильной колонны или опускают на кабеле 7 в колонну бурильных труб непосредственно к забойному двигателю 2 до посадочного устройства 3 и однозначно ориентируют в окружном направлении приемными пазами 4. Передатчик 8 монтируется либо в верхней части 11, либо в нижней части 6 скважинного прибора. During operation, the lower part of the downhole tool 8 is installed in the composition of the bottom of the drill string or is lowered on the cable 7 into the drill pipe string directly to the downhole motor 2 to the landing device 3 and uniquely oriented in the circumferential direction by receiving grooves 4. The transmitter 8 is mounted either in the upper part 11 , or in the lower part 6 of the downhole tool.

За счет того, что электрический разделитель 9 находится ниже кондуктора 12 бурящейся скважины, уровень сигнала, передаваемого на поверхность, возрастает в десятки раз, т.к. он не ослабляется кондуктором 12. Due to the fact that the electric separator 9 is located below the conductor 12 of the well being drilled, the level of the signal transmitted to the surface increases by tens of times, because it is not weakened by the conductor 12.

Расположение электрического разделителя 9 выше соляного пласта 17 обеспечивает прохождение передачи забойной информации из слоев, находящихся ниже соляного пласта 17 сначала по кабелю, а потом - с использованием электромагнитного канала связи. The location of the electrical separator 9 above the salt formation 17 allows transmission of downhole information from the layers below the salt formation 17, first by cable, and then using an electromagnetic communication channel.

Применение изобретения позволило
1. Обеспечить передачу забойной информации через экранирующие пласты с высокой проводимостью.The application of the invention allowed
1. To ensure the transmission of downhole information through shielding layers with high conductivity.

2. Повысить уровень сигнала, передаваемого на поверхность, в десятки раз за счет выведения диполя за пределы кондуктора, экранирующего сигнал. 2. To increase the level of the signal transmitted to the surface, tens of times due to the removal of the dipole outside the conductor, shielding the signal.

3. Повысить надежность соединения кабеля с передающим устройством. 3. Improve the reliability of the cable connection with the transmitting device.

4. Уменьшить время на операции спуска-подъема для замены элементов питания. 4. Reduce the time for the lowering and lifting operations to replace the batteries.

5. Улучшить эксплуатационные качества телеметрической системы. 5. Improve the performance of the telemetry system.

6. Повысить точность за счет удаления электрогенератора от измерительных датчиков скважинного прибора. 6. Improve accuracy by removing the generator from the measuring sensors of the downhole tool.

7. Использовать источник питания меньшей мощности. 7. Use a smaller power source.

Claims

1. Downhole telemetry system containing ground receiving and processing equipment, a downhole tool with measuring primary transducers and a transmitter, consisting of upper and lower parts interconnected by a cable, an electric splitter that acts as a dipole formed as a result of the electrical separation of the drill string, characterized the fact that the electric separator is installed below the conductor of the well being drilled and above the shielding formation, and the lower part of the downhole tool is installed Lena in the composition of the bottom of the drill string or mounted above the downhole motor, centered and fixed in the landing device, and the landing device has receiving grooves that provide a unique circumferential orientation of the lower part of the downhole tool in the drill pipe string.

2. Downhole telemetry system according to claim 1, characterized in that the cable is connected to the upper part of the downhole tool with the possibility of rotation relative to the separator.

3. Downhole telemetry system according to claim 1 or 2, characterized in that it contains a power source that is connected to the upper part of the downhole tool and is made in the form of an electric generator or a battery of electrical elements.

4. Downhole telemetry system according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the landing device is made of magnetically permeable material in the form of a pipe, which is part of the layout of the bottom of the drill string, and the measuring primary transducers of azimuth are made on the basis of fluxgate sensors.

5. Downhole telemetry system according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the measuring primary transducers of azimuth are made on the basis of gyroscopic sensors.