RU2270919C2 - Bottomhole remote sensing system information transmission method and device - Google Patents

Bottomhole remote sensing system information transmission method and device Download PDF

Info

Publication number
RU2270919C2
RU2270919C2 RU2004116642/03A RU2004116642A RU2270919C2 RU 2270919 C2 RU2270919 C2 RU 2270919C2 RU 2004116642/03 A RU2004116642/03 A RU 2004116642/03A RU 2004116642 A RU2004116642 A RU 2004116642A RU 2270919 C2 RU2270919 C2 RU 2270919C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reference electrode
information
information transmission
drilling fluid
electrode
Prior art date
Application number
RU2004116642/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004116642A (en
Inventor
нов Эдуард Евгеньевич Лукь (RU)
Эдуард Евгеньевич Лукьянов
Виктор Николаевич Еремин (RU)
Виктор Николаевич Еремин
Константин Николаевич Каюров (RU)
Константин Николаевич Каюров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие геофизической аппаратуры "ЛУЧ"
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-производственное предприятие геофизической аппаратуры "ЛУЧ" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие геофизической аппаратуры "ЛУЧ"
Priority to RU2004116642/03A priority Critical patent/RU2270919C2/en
Publication of RU2004116642A publication Critical patent/RU2004116642A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2270919C2 publication Critical patent/RU2270919C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y02B60/50

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

FIELD: well drilling, particularly means for transmitting measuring-signals from the well to the surface with the use of wireless communication line.
SUBSTANCE: method involves transmitting information in coded electric signals; receiving the coded electric signals by land-based receiving means with the use of reference electrode and transforming the coded signals. Galvanic communication line is used for the information transmission. The galvanic communication line is based on shift of natural electrochemical potential of upper drilling string part connected to electrically isolated lower one through current-conductive bus and commutation means. Land-based receiving means is high-resistance and adapted to measure the drilling string potential shift relative with regard to electrode. Voltage with changeable polarity is applied from power source to current conductive bus circuit through resistors, which limit current to be transmitted, between information transmission cycles. Time of above voltage application is set as time of the first information transmission cycle termination and time of the second information transmission cycle initiation. Device comprises electrically insulated dividing sub, which separates lower drilling string part from upper one, current-conductive bus linked in parallel to it; commutating means controlled by coded bottomhole remote sending system signal to link current-conveying bus in parallel to the sub, reference electrode and land-based receiving means. The reference electrode may be submersed in circulating drilling mud and formed as solid-state electrode or the reference electrode may be inserted in vessel filled with electrolyte electrically, linked with circulating drilling mud through electrolyte contact and porous partition. In the last case the reference electrode is made as porous pot. Land-based receiving means is made as high-resistance microvoltmeter having the first input connected to upper drilling string end and another input linked with reference electrode output. Microvoltmeter output may be connected with one input of information gathering system having output connected with computer input.
EFFECT: provision of information transmission independence and reduced power inputs necessary for information transmission.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области геофизических методов исследований, предназначается для передачи данных в процессе бурения скважины от контрольно-измерительных приборов в скважине к наземной аппаратуре и касается многопараметрической телеметрии, в частности систем с беспроводным каналом связи.The invention relates to the field of geophysical research methods, is intended for data transmission during drilling of a well from instrumentation in the well to ground equipment, and relates to multi-parameter telemetry, in particular systems with a wireless communication channel.

Известен способ передачи информации от забойной телеметрической системы, использующий электромагнитный канал связи, реализуемый в устройстве, представляющем собой геофизическую телеметрическую систему, предназначенную для измерения геофизических параметров в процессе бурения скважины (А.А. Молчанов, Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин, М.: Недра, 1983, с.171-177). Передачу данных глубинных измерений в процессе бурения осуществляют с помощью шумоподобных сигналов за счет посылки в породу мощных импульсов тока. В качестве источника питания при электромагнитном способе передачи информации используют автономный источник питания (электромашинный генератор), находящийся в составе бурильной колонны.A known method of transmitting information from a downhole telemetry system using an electromagnetic communication channel, implemented in a device that is a geophysical telemetry system designed to measure geophysical parameters during well drilling (A.A. Molchanov, Measurement of geophysical and technological parameters during well drilling, M .: Nedra, 1983, p. 171-177). The transmission of data from deep measurements during drilling is carried out using noise-like signals by sending powerful current pulses to the rock. As a power source for the electromagnetic method of transmitting information using an autonomous power source (electric machine generator), which is part of the drill string.

Устройство, реализующее электромагнитный способ передачи информации, содержит электрический разделитель, отделяющий нижнюю часть колонны бурильных труб с турбобуром от основной части колонны бурильных труб, и ключевой элемент (коммутатор), управляемый кодовым сигналом скважинной аппаратуры, который подключает скважинный источник питания (электромашинный генератор) к колонне бурильных труб, разделенных изолятором. Наземная часть системы содержит заземлитель (электрод заземления) и блок приема кодированной информации (приемное устройство).A device that implements an electromagnetic method of transmitting information contains an electric separator separating the lower part of the drill pipe string with a turbo-drill from the main part of the drill pipe string, and a key element (switch) controlled by the code signal of the downhole equipment, which connects the downhole power source (electric machine generator) to drill pipe string separated by insulator. The ground part of the system contains a ground electrode (ground electrode) and a unit for receiving encoded information (receiving device).

Недостатками способа и устройства, реализующего способ, является необходимость размещения в скважине в составе бурильной колонны источника питания большой мощности. Ресурс такого источника питания ограничен тяжелыми условиями его работы: высокой температурой, давлением и вибрацией на забое скважины. Для электромашинного генератора дополнительным фактором, влияющим на ресурс работы, является износ подшипников, вызванный расходом смазки через уплотнения вала. Это снижает надежность и ресурс системы в целом. Кроме того, размещение источника питания внутри бурильной трубы ограничивает его размер и мощность, а соответственно и дальность передачи данных.The disadvantages of the method and device that implements the method, is the need to place in the well as part of the drill string a large power source. The resource of such a power source is limited by the difficult conditions of its operation: high temperature, pressure and vibration at the bottom of the well. For an electric machine generator, an additional factor affecting the service life is bearing wear caused by lubricant consumption through shaft seals. This reduces the reliability and resource of the system as a whole. In addition, the placement of the power source inside the drill pipe limits its size and power, and, accordingly, the data transmission range.

Наиболее близкими техническими решениями к заявляемому способу и устройству для его осуществления является способ передачи информации, реализованный в устройстве согласно заявке №99105822, МПК 7 G 01 V 13/00, опубл. 20.01.2001, по которой получено положительное решение. Способ передачи информации, осуществляемый данным устройством, основан на замыкании и размыкании изоляционного трубного элемента ключевым элементом, управляемым кодовым сигналом скважинной аппаратуры, что приводит к изменению длины заземляющего отрезка колонны бурильных труб за счет подсоединения и отсоединения нижней части бурильной колонны вместе с турбобуром. При этом изменяется сопротивление заземления колонны бурильных труб и происходит соответствующее изменение потребления тока от наземного источника питания, которое регистрируется наземным блоком приема информации. Телеметрическая система также содержит изоляционный трубный элемент, отделяющий нижнюю часть бурильных труб вместе с турбобуром от основной колонны бурильных труб, ключевой элемент, управляемый кодовым сигналом скважинной аппаратуры, наземную часть, содержащую электрод заземления и блок приема кодированной информации. Отличие состоит в том, что силовой источник электрического питания канала связи введен в наземную часть между колонной бурильных труб и электродом заземления, ключевой элемент подключен параллельно изоляционному трубному элементу.The closest technical solutions to the claimed method and device for its implementation is a method of transmitting information implemented in the device according to the application No. 99105822, IPC 7 G 01 V 13/00, publ. 01/20/2001, which received a positive decision. The method of transmitting information carried out by this device is based on the closure and opening of the insulating pipe element by a key element controlled by the code signal of the downhole equipment, which leads to a change in the length of the grounding segment of the drill pipe string by connecting and disconnecting the bottom of the drill string along with the turbodrill. In this case, the grounding resistance of the drill pipe string changes and a corresponding change in the current consumption from the ground power source is recorded by the ground information receiving unit. The telemetry system also contains an insulating pipe element that separates the lower part of the drill pipe together with the turbodrill from the main string of drill pipes, a key element controlled by the code signal of the downhole equipment, a ground part containing a ground electrode and a coded information receiving unit. The difference is that a power source of electrical power for the communication channel is introduced into the ground part between the drill pipe string and the ground electrode, the key element is connected in parallel with the insulating pipe element.

Но и этот аналог, принятый за прототип, обладает следующими недостатками. Способ и устройство, его реализующее, также предусматривают использование источника питания большой мощности. Кроме того, существенное влияние на чувствительность такой телеметрической системы оказывает значительное растекание токов в породах, окружающих скважину.But this analogue, adopted as a prototype, has the following disadvantages. The method and device that implements it, also provide for the use of a large power source. In addition, significant spreading of currents in the rocks surrounding the well has a significant effect on the sensitivity of such a telemetry system.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи снижения энергетических затрат при передаче информации от забойных телеметрических (инклинометрических) систем, а также от систем каротажа в процессе бурения на дневную поверхность.The present invention is aimed at solving the problem of reducing energy costs when transmitting information from downhole telemetric (inclinometric) systems, as well as from logging systems during drilling to the surface.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе передачи информации от забойной телеметрической системы, включающем передачу информации кодированными электрическими сигналами передающим устройством путем электрического присоединения с помощью проводящей шины и коммутирующего устройства к верхней части бурильной колонны электрически изолированной нижней части бурильной колонны, прием кодированных сигналов наземным приемным устройством с помощью электрода сравнения и преобразование кодированных сигналов, согласно изобретению предлагается наземное приемное устройство выполнить высокоомным, электрод сравнения погрузить в циркулирующий буровой раствор или поместить в емкость с электролитом, который через электролитический контакт и пористую перегородку электрически сообщается с циркулирующим буровым раствором, а для передачи информации использовать гальванический канал связи, основанный на сдвиге естественного электрохимического потенциала верхней части бурильной колонны при присоединении к ней нижней части бурильной колонны и измерении сдвига потенциала бурильной колонны относительно электрода сравнения наземным приемным устройством.The essence of the invention lies in the fact that in a method of transmitting information from a downhole telemetry system, comprising transmitting information encoded by electrical signals by a transmitting device by electrical connection using a conductive bus and a switching device to the upper part of the drill string of the electrically isolated lower part of the drill string, the reception of encoded signals by ground a receiving device using a reference electrode and converting encoded signals according to the invention It is proposed that the ground-based receiving device be made high-resistance, immersed in a reference electrode in a circulating drilling fluid or placed in a container with an electrolyte, which is electrically connected to the circulating drilling fluid through an electrolytic contact and a porous septum, and use a galvanic communication channel based on a shift in the natural electrochemical to transmit information the potential of the upper part of the drill string when attaching to it the lower part of the drill string and measuring shear the drill stem relative to the reference electrode by the ground receiving device.

В перерывах передачи информации периодически в цепь проводящей шины подают напряжение от источников питания через сопротивления, ограничивающие передаваемый ток, со сменой полярности.During breaks in the transmission of information, the voltage from the power sources is periodically supplied to the circuit of the conducting bus through resistances that limit the transmitted current, with a change in polarity.

Моменты подачи напряжения от источников питания служат сигналом конца передачи одной информационной посылки и сигналом начала передачи другой информационной посылки.The moments of voltage supply from power sources serve as a signal for the end of transmission of one information package and a signal for the start of transmission of another information package.

Сущность изобретения заключается также в том, что в устройство для осуществления способа передачи информации от забойной телеметрической системы, содержащее электрически непроводящий разделитель-переводник, отделяющий нижнюю часть колонны бурильных труб вместе с гидравлическим забойным двигателем от основной колонны бурильных труб, проводящую шину, выполненную с возможностью подключения параллельно электрически непроводящему разделителю-переводнику, коммутирующее устройство, управляемое кодовым сигналом забойной телеметрической системы, для подключения проводящей шины и наземное приемное устройство, дополнительно вводят электрод сравнения, погруженный в циркулирующий буровой раствор или помещенный в емкость с электролитом, электрически сообщающимся через электролитический контакт и пористую перегородку с циркулирующим буровым раствором, а наземное приемное устройство выполнено в виде высокоомного микровольтметра, один вход которого соединен с верхним концом бурильной колонны, а другой вход - с выходом электрода сравнения.The invention also lies in the fact that in a device for implementing a method of transmitting information from a downhole telemetry system, comprising an electrically non-conductive separator-sub separating the lower part of the drill pipe string from the main drill pipe motor from the main drill pipe string, a conductive bus made connection in parallel with an electrically non-conductive splitter-sub, a switching device controlled by a downhole telemetry code signal system, for connecting a conductive bus and a ground receiving device, an additional reference electrode is introduced, immersed in a circulating drilling fluid or placed in a container with an electrolyte electrically communicating through an electrolytic contact and a porous baffle with a circulating drilling fluid, and the ground receiving device is made in the form of a high resistance microvoltmeter, one input of which is connected to the upper end of the drill string, and the other input to the output of the reference electrode.

Предлагаемая геофизическая телеметрическая система в качестве электрода сравнения может содержать неполяризующийся электрод, помещенный в емкость с электролитом, который через электролитический контакт и пористую перегородку сообщается с циркулирующим буровым раствором.The proposed geophysical telemetry system as a reference electrode may contain a non-polarizable electrode placed in a container with an electrolyte, which through an electrolytic contact and a porous baffle communicates with a circulating drilling fluid.

Предлагаемая геофизическая телеметрическая система в качестве электрода сравнения может содержать твердотельный электрод, погруженный в циркулирующий буровой раствор.The proposed geophysical telemetry system as a reference electrode may contain a solid-state electrode immersed in a circulating drilling fluid.

Предлагаемая геофизическая телеметрическая система может быть выполнена таким образом, что выход высокоомного микровольтметра соединен с одним из входов системы сбора информации, выход которой соединен с входом компьютера.The proposed geophysical telemetry system can be made in such a way that the output of the high-resistance microvoltmeter is connected to one of the inputs of the information collection system, the output of which is connected to the input of the computer.

Схемы предложенной телеметрической системы с использованием способа передачи информации по гальваническому каналу связи приводятся на чертежах.Schemes of the proposed telemetry system using the method of transmitting information through a galvanic communication channel are shown in the drawings.

Фиг.1. Общая схема гальванического канала связи.Figure 1. The general scheme of the galvanic communication channel.

Фиг.2. Схема коммутации переводника-разделителя.Figure 2. Switching scheme of a sub-separator.

Телеметрическая скважинная система передачи данных с гальваническим каналом связи, представленная на фиг.1, включает бурильную колонну, нижняя часть колонны, включающая долото 1, гидравлический забойный двигатель 2, утяжеленные бурильные трубы 3, силовой контейнер 4 с датчиками, отделена от верхней части колонны 5 электрически непроводящим разделителем-переводником 6. Параллельно разделителю-переводнику 6 через коммутирующее устройство 7 к нижней и верхней его части подключена проводящая шина 8. Скважина 9, содержащая буровой раствор 10, сообщается с желобом 11, также заполненным буровым раствором 10. Стандартный (неполяризующийся) электрод 12 сравнения расположен в емкости 13, заполненной насыщенным раствором электролита. Емкость 13 содержит пористую перегородку 14 и электролитический контакт 15. Высокоомный микровольтметр 16 подключен между верхней частью колонны 5 и стандартным электродом 12 сравнения, выход микровольтметра 16 подключен к системе 17 сбора информации, выход которой соединен с входом компьютера 18.The telemetric borehole communication system with a galvanic communication channel shown in Fig. 1 includes a drill string, a lower part of the string including a bit 1, a hydraulic downhole motor 2, heavy drill pipes 3, a power container 4 with sensors, separated from the upper part of the string 5 an electrically non-conductive sub-separator 6. In parallel with the sub-separator 6, a conductive bus 8 is connected to the lower and upper parts of the sub-adapter 6 through it. A well 9 containing a drilling fluid 10, co schaetsya with a groove 11, also filled with drilling fluid 10. The standard (non-polarizable) electrode 12 is located in comparison container 13 filled with a saturated electrolyte solution. The tank 13 contains a porous septum 14 and an electrolytic contact 15. A high-resistance microvoltmeter 16 is connected between the upper part of the column 5 and a standard comparison electrode 12, the output of the microvoltmeter 16 is connected to the information collection system 17, the output of which is connected to the input of the computer 18.

Разделитель-переводник 6, детально представленный на фиг.2, состоит из нижней 19 и верхней 20 металлических проводящих законцовок и непроводящей диэлектрической вставки 21 (например, из стеклопластика). Нижняя 19 и верхняя 20 законцовки соединены проводящей шиной 8, коммутируемой ключами К1, К2, К3, К4 коммутирующего устройства 7. Коммутирующее устройство 7 содержит также сопротивления R1, R2, R3 и источники напряжения U1 и U2.The sub-separator 6, shown in detail in FIG. 2, consists of a lower 19 and an upper 20 metal conductive tips and a non-conductive dielectric insert 21 (for example, fiberglass). The lower 19 and upper 20 endings are connected by a conductive bus 8, switched by the keys K1, K2, K3, K4 of the switching device 7. The switching device 7 also contains resistances R1, R2, R3 and voltage sources U1 and U2.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Известно (А.С. Серяков, Л.К. Мухин, В.З. Лубан и др., "Электрическая природа осложнений в скважинах и борьба с ними", М.: Недра, 1980, с.10-35), что при бурении скважины на электродный потенциал инструмента воздействует комплекс факторов, чем и обуславливаются высокие (>1000 mV) отрицательные значения потенциала. Принцип работы телеметрической системы с гальваническим каналом связи основан на измерении разности потенциалов гальванического элемента, в котором индикаторным (рабочим) электродом является колонна бурильных труб, имеющая собственный потенциал, а в качестве электрода сравнения используется стандартный (неполяризующийся) электрод, помещенный в емкость с электролитом, который через электролитический контакт и пористую перегородку сообщается с циркулирующим буровым раствором.The proposed method is as follows. It is known (A.S. Seryakov, L.K. Mukhin, V.Z. Luban and others, "The electrical nature of complications in wells and the fight against them", M .: Nedra, 1980, pp. 10-35) when drilling a well, the electrode potential of the tool is affected by a complex of factors, which determines high (> 1000 mV) negative potential values. The principle of operation of a telemetric system with a galvanic communication channel is based on measuring the potential difference of a galvanic cell, in which the drill pipe with its own potential is an indicator (working) electrode, and a standard (non-polarizing) electrode placed in a container with an electrolyte is used as a reference electrode, which through an electrolytic contact and a porous septum communicates with a circulating drilling fluid.

Величина тока, вырабатываемого данным гальваническим элементом, зависит от естественного потенциала горных пород, сопротивления проводящей среды, поляризации электродов, а также от длины спущенных труб.The magnitude of the current generated by this galvanic cell depends on the natural potential of the rocks, the resistance of the conductive medium, the polarization of the electrodes, and also on the length of the deflated pipes.

Циркулирующий в скважине 9 буровой раствор 10 попадает в желоб 11, образуя соединительный токопроводящий мостик между электродами. Расположенная в желобе емкость 13, заполненная электролитическим раствором и содержащая электрод 12 сравнения, через пористую перегородку 14 контактирует с буровым раствором 10, при этом пористая перегородка 14 пропускает электрический ток, замыкая электролитический контакт 15, но отделяет электролитический раствор от бурового раствора 10.The drilling fluid 10 circulating in the borehole 9 enters the trough 11, forming a connecting conductive bridge between the electrodes. A container 13 located in the gutter, filled with an electrolytic solution and containing a reference electrode 12, is in contact with the drilling fluid 10 through the porous baffle 14, while the porous baffle 14 passes electric current, closing the electrolytic contact 15, but separates the electrolytic solution from the drilling fluid 10.

В качестве электрода сравнения может быть использован неполяризующийся электрод, например каломельный или хлорсеребряный. Возможно также применение промышленного твердотельного электрода, погруженного в циркулирующий буровой раствор (на фигурах не показано).A non-polarizing electrode, for example, calomel or silver chloride, can be used as a reference electrode. It is also possible to use an industrial solid-state electrode immersed in a circulating drilling fluid (not shown in the figures).

Изменение потенциала колонны относительно электрода 12 сравнения фиксируют микровольтметром 16 и после соответствующего усиления подают на один из входов системы 17 сбора информации, куда также поступают сигналы от датчика глубины и других датчиков (на фигурах не показано). Комплексную обработку поступившей информации производят на компьютере 18, в котором закодированную забойную информацию декодируют и выдают на носители информации в физических величинах в функции глубины скважины и/или времени.The change in the potential of the column relative to the comparison electrode 12 is fixed with a microvoltmeter 16 and, after appropriate amplification, is fed to one of the inputs of the information collection system 17, which also receives signals from a depth sensor and other sensors (not shown in the figures). Comprehensive processing of the received information is carried out on a computer 18, in which the encoded downhole information is decoded and output to information carriers in physical quantities as a function of well depth and / or time.

Информацию о параметрах горных пород, полученную в процессе бурения датчиками скважинной аппаратуры, расположенными в силовом контейнере 4, кодируют с помощью кодирующего устройства (на фигурах не показаны). Кодированные сигналы передают на управляющий вход коммутирующего устройства 7, при этом происходит шунтирование в определенной последовательности разделителя-переводника 6 проводящей шиной 8. Шунтирование приводит к ступенчатому изменению потенциала верхней части 5 колонны за счет подсоединения и отсоединения нижней части, состоящей из долота 1, гидравлического забойного двигателя 2, утяжеленных бурильных труб 3 и силового контейнера 4 забойной телеметрической системы с датчиками. В положении, показанном на фиг.2, когда все ключи - K1, К2, К3, К4 - открыты, нижнюю 19 и верхнюю 20 законцовки разделителя-переводника 6 соединяют непроводящей диэлектрической вставкой 21. При этом нижняя и верхняя части бурильной колонны электрически разъединяется и потенциал бурильной колонны имеет вполне определенный уровень. При замыкании ключей К3 и К4 верхнюю и нижнюю части бурильной колонны соединяют между собой через сопротивление К3 (примерно 1 Ом), что приводит к сдвигу потенциала бурильной колонны в отрицательную сторону (на несколько милливольт).Information on rock parameters obtained during drilling by downhole equipment sensors located in the power container 4 is encoded using an encoding device (not shown in the figures). The encoded signals are transmitted to the control input of the switching device 7, while the shunting occurs in a certain sequence of the separator-sub 6 by the conductive bus 8. Shunting leads to a stepwise change in the potential of the upper part 5 of the column by connecting and disconnecting the lower part, consisting of bit 1, of the hydraulic bottomhole engine 2, weighted drill pipe 3 and power container 4 downhole telemetry system with sensors. In the position shown in figure 2, when all the keys - K1, K2, K3, K4 - are open, the lower 19 and upper 20 of the tip of the separator-sub 6 are connected by a non-conductive dielectric insert 21. In this case, the lower and upper parts of the drill string are electrically disconnected and the potential of the drill string has a very certain level. When the keys K3 and K4 are closed, the upper and lower parts of the drill string are connected to each other through resistance K3 (about 1 Ohm), which leads to a shift in the drill string potential in the negative direction (by several millivolts).

Кодируя определенным образом полученную в скважине информацию периодическим замыканием - размыканием ключей К3-К4, передают эту информацию на земную поверхность.Coding in a certain way the information obtained in the well by periodic closure - opening of keys K3-K4, transmit this information to the earth's surface.

С целью периодического снятия накопленных потенциалов колонны (расшатывание двойного электрического слоя) программируют включение на короткое время в цепь проводящей шины последовательно источников напряжения U1 и U2 (по 15 B), ток которых ограничен сопротивлениями R1 и R2 (15 Ом) и сопротивлением R3.In order to periodically remove the accumulated potentials of the column (loosening the double electric layer), the voltage sources U1 and U2 (15 V each), each of which is limited by the resistances R1 and R2 (15 Ohms) and the resistance R3, are programmed for a short time in the circuit of the conducting bus.

При замыкании ключей K1 и К3 в цепь шины включают источник U1, а при замыкании ключей К2 и К3 - источник U2 со сменой полярности.When the keys K1 and K3 are shorted, the source U1 is included in the bus circuit, and when the keys K2 and K3 are shorted, the source U2 is reversed.

После проведения цикла из 1-2 включений источников напряжения U1 и U2 (на доли секунды) передачу информации замыканием ключей К3-К4 через кодирующее устройство продолжают по заранее заданной программе.After a cycle of 1-2 switching on of voltage sources U1 and U2 (for fractions of a second), the transmission of information by closing keys K3-K4 through an encoding device is continued according to a predetermined program.

Моменты включения источников напряжения U1 и U2 используют в качестве сигнала об окончании передачи одной информационной посылки и начале передачи другой информационной посылки.The moments of switching on of voltage sources U1 and U2 are used as a signal about the end of transmission of one information package and the beginning of transmission of another information package.

Преимуществом предлагаемых способа и устройства является то, что для работы гальванического канала связи не требуется мощного источника питания, т.к. передача сигнала от датчиков забойной телеметрической системы происходит не за счет посылки в породу мощных импульсов тока, а за счет сдвига потенциала колонны при шунтировании непроводящего разделителя переводника проводящей шиной через коммутирующее устройство.The advantage of the proposed method and device is that for the operation of the galvanic communication channel does not require a powerful power source, because The signal from the sensors of the downhole telemetry system is transmitted not by sending powerful current pulses to the rock, but by shifting the potential of the column when the non-conductive separator of the sub is shunted by the conductive bus through the switching device.

Дополнительным важным преимуществом предлагаемых способа и устройства является отсутствие зависимости работы гальванического канала связи от электрических свойств пройденного скважиной разреза (низкое удельное сопротивление пород, приводящее к растеканию тока, наличие непроводящих пропластков в виде отложений солей и т.п.), которые ограничивают применение электромагнитного канала связи.An additional important advantage of the proposed method and device is the absence of dependence of the operation of the galvanic communication channel on the electrical properties of the section passed by the well (low resistivity of rocks, leading to current spreading, the presence of non-conductive layers in the form of salt deposits, etc.), which limit the use of the electromagnetic channel communication.

Claims (7)

1. Способ передачи информации от забойной телеметрической системы, включающий передачу информации кодированными электрическими сигналами передающим устройством путем электрического присоединения с помощью проводящей шины и коммутирующего устройства к верхней части бурильной колонны электрически изолированной нижней части бурильной колонны, прием кодированных сигналов наземным приемным устройством с помощью электрода сравнения и преобразование кодированных сигналов, отличающийся тем, что наземное приемное устройство выполняют высокоомным, электрод сравнения погружают в циркулирующий буровой раствор или помещают в емкость с электролитом, который через электролитический контакт и пористую перегородку электрически сообщается с циркулирующим буровым раствором, а для передачи информации используют гальванический канал связи, основанный на сдвиге естественного электрохимического потенциала верхней части бурильной колонны при присоединении к ней нижней части бурильной колонны и измерении сдвига потенциала бурильной колонны относительно электрода сравнения наземным приемным устройством.1. A method of transmitting information from a downhole telemetry system, comprising transmitting information encoded by electrical signals by a transmitting device by electrically connecting, using a conductive bus and a switching device, to the top of the drill string an electrically isolated lower part of the drill string, receiving encoded signals by a ground receiving device using a reference electrode and converting the encoded signals, characterized in that the ground receiving device is performed in high-resistance, the reference electrode is immersed in a circulating drilling fluid or placed in a container with an electrolyte, which is electrically connected to the circulating drilling fluid through an electrolytic contact and a porous septum, and a galvanic communication channel based on the shift of the natural electrochemical potential of the upper part of the drill string is used to transmit information attaching to it the bottom of the drill string and measuring the shift of the potential of the drill string relative to the reference electrode ground receiver. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в перерывах передачи информации периодически в цепь проводящей шины подают напряжение от источников питания через сопротивления, ограничивающие передаваемый ток, со сменой полярности.2. The method according to claim 1, characterized in that during breaks in the transmission of information periodically, voltage is supplied to the circuit of the conductive bus from power sources through resistances that limit the transmitted current, with a change in polarity. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что моменты подачи напряжения от источников питания служат сигналом конца передачи одной информационной посылки и сигналом начала передачи другой информационной посылки.3. The method according to claim 2, characterized in that the moments of voltage supply from power sources serve as a signal for the end of transmission of one information package and a signal for starting transmission of another information package. 4. Устройство для осуществления способа передачи информации от забойной телеметрической системы, содержащее электрически непроводящий разделитель-переводник, отделяющий нижнюю часть колонны бурильных труб вместе с гидравлическим забойным двигателем от основной колонны бурильных труб, проводящую шину, выполненную с возможностью подключения параллельно электрически непроводящему разделителю-переводнику, коммутирующее устройство, управляемое кодовым сигналом забойной телеметрической системы, для подключения проводящей шины и наземное приемное устройство, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит электрод сравнения, погруженный в циркулирующий буровой раствор или помещенный в емкость с электролитом, электрически сообщающимся через электролитический контакт и пористую перегородку с циркулирующим буровым раствором, а наземное приемное устройство выполнено в виде высокоомного микровольтметра, один вход которого соединен с верхним концом бурильной колонны, а другой вход - с выходом электрода сравнения.4. A device for implementing a method of transmitting information from a downhole telemetry system, comprising an electrically non-conductive separator-sub separating the bottom of the drill pipe string along with a hydraulic downhole motor from the main drill pipe string, a conductive bus configured to be connected in parallel with an electrically non-conductive splitter-sub , a switching device controlled by a code signal of a downhole telemetry system for connecting a conductive bus and a ground A receiving device, characterized in that it further comprises a reference electrode immersed in a circulating drilling fluid or placed in a container with an electrolyte electrically communicating through an electrolytic contact and a porous baffle with a circulating drilling fluid, and the ground receiving device is made in the form of a high-resistance microvoltmeter, one the input of which is connected to the upper end of the drill string, and the other input to the output of the reference electrode. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве электрода сравнения содержит неполяризующийся электрод, помещенный в емкость с электролитом, который через электролитический контакт и пористую перегородку сообщается с циркулирующим буровым раствором.5. The device according to claim 4, characterized in that the reference electrode comprises a non-polarizable electrode, placed in a container with an electrolyte, which is in communication with a circulating drilling fluid through an electrolytic contact and a porous baffle. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве электрода сравнения содержит твердотельный электрод, погруженный в циркулирующий буровой раствор.6. The device according to claim 4, characterized in that as the reference electrode contains a solid-state electrode immersed in a circulating drilling fluid. 7. Устройство по любому из пп.4-6, отличающееся тем, что выход микровольтметра соединен с одним из входов системы сбора информации, выход которой соединен с входом компьютера.7. The device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the output of the microvoltmeter is connected to one of the inputs of the information collection system, the output of which is connected to the input of the computer.
RU2004116642/03A 2004-05-20 2004-05-20 Bottomhole remote sensing system information transmission method and device RU2270919C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004116642/03A RU2270919C2 (en) 2004-05-20 2004-05-20 Bottomhole remote sensing system information transmission method and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004116642/03A RU2270919C2 (en) 2004-05-20 2004-05-20 Bottomhole remote sensing system information transmission method and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004116642A RU2004116642A (en) 2005-10-27
RU2270919C2 true RU2270919C2 (en) 2006-02-27

Family

ID=35864121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004116642/03A RU2270919C2 (en) 2004-05-20 2004-05-20 Bottomhole remote sensing system information transmission method and device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2270919C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449120C2 (en) * 2006-12-28 2012-04-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Complex instrument for specific resistance electrode measuring and electro-magnetic distant measuring
RU2480582C1 (en) * 2011-09-19 2013-04-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") Method to transfer information from well along electromagnetic communication channel and device for its realisation
RU2613374C2 (en) * 2008-03-03 2017-03-16 Интеллизерв Интернэшнл Холдинг, Лтд Monitoring borehole indexes by means of measuring system distributed along drill string
RU2696954C1 (en) * 2018-04-02 2019-08-07 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Device for transmitting information over an electromagnetic communication channel during operation of wells
RU2706046C2 (en) * 2015-03-09 2019-11-13 Дженерал Электрик Компани Drilling process and device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГРАЧЕВ Ю.В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968, с.271-281. *
МОЛЧАНОВ А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983, с. 31-38, 171-177. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449120C2 (en) * 2006-12-28 2012-04-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Complex instrument for specific resistance electrode measuring and electro-magnetic distant measuring
RU2613374C2 (en) * 2008-03-03 2017-03-16 Интеллизерв Интернэшнл Холдинг, Лтд Monitoring borehole indexes by means of measuring system distributed along drill string
RU2480582C1 (en) * 2011-09-19 2013-04-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") Method to transfer information from well along electromagnetic communication channel and device for its realisation
RU2706046C2 (en) * 2015-03-09 2019-11-13 Дженерал Электрик Компани Drilling process and device
RU2696954C1 (en) * 2018-04-02 2019-08-07 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Device for transmitting information over an electromagnetic communication channel during operation of wells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004116642A (en) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2261686C (en) Combined electric-field telemetry and formation evaluation method and apparatus
EP1062753B1 (en) Borehole transmission system using impedance modulation
CA2300029C (en) Combined electric field telemetry and formation evaluation method and apparatus
US5576703A (en) Method and apparatus for communicating signals from within an encased borehole
CN1920253A (en) Formation evaluation system and method
US5736637A (en) Downhole multiphase flow sensor
WO1994029749A9 (en) Method and apparatus for communicating signals from encased borehole
NO173707B (en) SYSTEM AND PROCEDURE FOR COMMUNICATING SIGNALS IN A LINED BOREHOLE WITH PRODUCTION BEARS IN
CA2901781C (en) Electromagnetic pulse downhole telemetry
NO172520B (en) MEASUREMENT AND APPARATUS FOR AA MEASURING AN ELECTRIC PROPERTY WITH AN UNDERGRADUAL FORM
CN105189923A (en) Method and apparatus for multi-channel downhole electromagnetic telemetry
CN106285648B (en) The signal transmit-receive method of ground installation and the signal transmit-receive method of underground equipment
RU2270919C2 (en) Bottomhole remote sensing system information transmission method and device
US3150321A (en) Buried pipe communications systems utilizing earth polarization phenomenon
CN105874163A (en) Auxiliary system for use in drilling
RU2229733C2 (en) Geophysical telemetring system to transmit hole data
EP1116350B1 (en) Drill string telemetry with insulator between receiver and transmitter
CN109996929A (en) For carrying out untethered bidirectional data transfers in the well for extracting formation fluid and stablizing the pipe that fluid continuously recycles and the tubing string including at least one of pipe pipe
EP1461612B1 (en) System for monitoring salinity in a water well
CN217080441U (en) Two-way wireless electromagnetic transmission device of cased well ground signal
RU2494250C1 (en) Method for information transmission via electromagnetic communication channel at operation of well, and device for its implementation
Lile Self potential anomaly over a sulphide conductor tested for use as a current source
RU181692U1 (en) DEVICE FOR TRANSMISSION OF SIGNALS IN A BOREHOLE ENVIRONMENT
Zhou et al. Key technologies and applications of gas drainage in underground coal mine
SU1153048A1 (en) Method of hydrodynamic testing of water-bearing formation

Legal Events

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

Effective date: 20120521