RU2290508C1

RU2290508C1 - Device for receiving well information

Info

Publication number: RU2290508C1
Application number: RU2005115006/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Юрьевич Дмитрюков (RU); Юрий Юрьевич Дмитрюков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО"
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2006-12-27

Abstract

FIELD: technology for drilling and operating wells, possible use during organization of wireless electromagnetic communication channel.

SUBSTANCE: device is located at mouth of well with drilling column and contains receiving antenna and subtracting device, connected to registration device. Receiving antenna is made in form of two toroidal coils with similar phase characteristics, one of which is positioned around drilling column at well mouth, and second coil is positioned around the electrode having contact with earth surface and with drilling column, outputs of toroidal coils being connected to inputs of subtracting device. Between output of one of toroidal coils and input of subtracting device, adjustable amplifier is provided.

EFFECT: increased distance of effect of communication channel, prevented influence of industrial surface currents on received signal.

2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области передачи скважинной информации по беспроводному электромагнитному каналу связи. Предпочтительная область применения - бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The proposed device relates to the field of transmission of downhole information through a wireless electromagnetic communication channel. The preferred field of application is the drilling of directional and horizontal wells.

Известен способ передачи информации из скважины на поверхность по бескабельному электромагнитному каналу связи, при котором проводами линии передачи служат колонна бурильных труб и буровая жидкость (пат. 2162521 РФ, Е 21 В 47/12; пат. 2132948 РФ, Е 21 В 47/12).There is a method of transmitting information from a well to the surface via a cableless electromagnetic communication channel, in which the drill pipe string and drilling fluid serve as wires of the transmission line (US Pat. 2162521 RF, E 21 V 47/12; US Pat. 2132948 RF, E 21 V 47/12 )

Известно устройство для приема скважинной информации, использующее колонну бурильных труб в качестве одного из проводов линии передачи, в качестве второго провода выступает земля, окружающая скважину. Приемной антенной служит выносной электрод, вбитый в землю (Пат. 2161701 РФ, Е 21 В 47/022).A device for receiving downhole information is known, using a drill pipe string as one of the wires of the transmission line, and the earth surrounding the well acts as the second wire. The receiving antenna is a remote electrode driven into the ground (Pat. 2161701 RF, E 21 V 47/022).

В качестве прототипа выбрана заявка Великобритании 2251159, Н 04 В 13/02. Приемное устройство каротажных сигналов содержит приемную антенну в виде штыря, помещенного в землю в окрестностях скважины, и детектор шума в виде тороидальной катушки, охватывающей колонну скважинных труб. Сигнал, измеренный детектором шума, при дальнейшей обработке вычитается из входного сигнала, снятого со штыря.The UK application 2251159, H 04 B 13/02 was selected as a prototype. The receiver of the logging signals comprises a receiving antenna in the form of a pin placed in the ground in the vicinity of the well, and a noise detector in the form of a toroidal coil covering the string of downhole pipes. The signal measured by the noise detector during further processing is subtracted from the input signal taken from the pin.

При подобных методах съема информации используется лишь часть энергии, создаваемой скважинным передатчиком и растекающейся по земной поверхности, что значительно снижает дальность передачи. При этом также воспринимаются поверхностные промышленные токи, значительно искажающие полезную информацию.With such methods of collecting information, only part of the energy generated by the downhole transmitter and spreading over the earth's surface is used, which significantly reduces the transmission range. At the same time, surface industrial currents that significantly distort useful information are also perceived.

Цель предлагаемого изобретения - увеличение мощности принимаемого сигнала путем изменения точки съема информации и исключение влияния промышленных поверхностных токов на полезный сигнал, что должно привести к повышению дальности действия канала связи.The purpose of the invention is to increase the power of the received signal by changing the point of information retrieval and eliminating the influence of industrial surface currents on the useful signal, which should lead to an increase in the range of the communication channel.

Устройство для приема скважинной информации по беспроводному электромагнитному каналу связи размещено на устье скважины с бурильной колонной и содержит приемную антенну и вычитающее устройство, соединенное с регистратором. Предложено приемную антенну выполнить в виде двух тороидальных катушек с одинаковыми фазовыми характеристиками, одна из которых размещена вокруг бурильной колонны на устье скважины, а вторая катушка помещена вокруг электрода, имеющего контакт с поверхностью земли и с бурильной колонной. Выходы тороидальных катушек соединены с входами вычитающего устройства.A device for receiving downhole information via a wireless electromagnetic communication channel is located at the wellhead with a drill string and includes a receiving antenna and a subtractor connected to the recorder. It is proposed that the receiving antenna be made in the form of two toroidal coils with the same phase characteristics, one of which is placed around the drill string at the wellhead, and the second coil is placed around the electrode in contact with the earth's surface and with the drill string. The outputs of the toroidal coils are connected to the inputs of the subtractor.

Для компенсации неравенства значений уровня помех на приемных катушках между выходом одной из них и входом вычитающего устройства введен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления.To compensate for the inequality of the values of the noise level at the receiving coils, an amplifier with an adjustable gain is introduced between the output of one of them and the input of the subtracting device.

На чертеже изображена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

На бурильной колонне 1 на устье скважины размещена тороидальная катушка 3, выполненная в виде кольца с измерительной обмоткой. На обсадной колонне шурфа 2 буровой установки установлена идентичная тороидальная катушка 4. Выходы измерительных обмоток тороидальных катушек 3 и 4 подсоединены к входам вычитающего устройства 5, причем выход катушки 3 соединен с вычитающим устройством 5 через усилитель 6 с регулируемым коэффициентом усиления. Вычитающее устройство 5 соединено с регистратором 7, 8 - разделитель скважинного передатчика и 9 - скважинный передатчик размещены на забое скважины на колонне 1, 10 - условный источник поверхностных помех, 11 - опоры буровой колонны. Символами Ic и Iп1 и Iп2 обозначены соответственно линии тока передатчика (полезного сигнала) и линии тока помех.On the drill string 1 at the wellhead placed a toroidal coil 3, made in the form of a ring with a measuring winding. An identical toroidal coil 4 is installed on the casing of the pit 2 of the rig. The outputs of the measuring windings of the toroidal coils 3 and 4 are connected to the inputs of the subtractor 5, and the output of the coil 3 is connected to the subtractor 5 through an amplifier 6 with an adjustable gain. The subtractor 5 is connected to the registrar 7, 8 - the downhole transmitter separator and 9 - the downhole transmitter are located on the bottom of the well on the string 1, 10 - the conditional source of surface noise, 11 - the drill string supports. Symbols Ic and Ip1 and Ip2 denote the current line of the transmitter (useful signal) and the interference current line, respectively.

В окрестностях скважины, как правило, действует множество промышленных объектов, электрические установки которых создают поверхностные токи Iп. Поверхностные промышленные токи источника помех 10, растекаясь по земле, замыкаются на металлические предметы, имеющие контакт с землей, в том числе и на бурильную колонну 1, обсадную колонну шурфа 2, опоры буровой колонны 11. После включения скважинного передатчика 9 с разделителем 8 формируется ток передачи Ic, силовые линии которого проходят по бурильной колонне 1 и окружающей породе и по обсадной колонне шурфа 2. На бурильной колонне 1 замыкаются как силовые линии Ic скважинного передатчика, так и помехи Iп. При этом в тороидальной катушке 3 наводится напряжение, соответствующее разности токов сигнала и помехи. Уровень сигнала, воспринимаемого тороидальной катушкой 4, расположенной на обсадной колонне шурфа 2, и имеющего одинаковый с бурильной колонной 1 электрический потенциал, складывается из уровня помех и уровня полезного сигнала. Тороидальные катушки 3 и 4 имеют одинаковые фазовые характеристики, и формируемые на их выходах токи также имеют примерно одинаковые фазовые характеристики. Следовательно, вычитая из выходного сигнала тороидальной катушки 4 выходной сигнал тороидальной катушки 3 с помощью вычитающего устройства 5, на регистраторе 7 получаем сигнал, свободный от помех и зависящий только от уровня полезного сигнала, переданного со скважинного передатчика 9. Вместо обсадной колонны шурфа 2 для установки тороидальной катушки 4 можно использовать любой другой металлический предмет, имеющий электрический контакт с поверхностью земли и с колонной 1, например, это может быть другая скважина или специально установленный металлический электрод.In the vicinity of the well, as a rule, many industrial facilities operate, the electrical installations of which create surface currents Ip. The surface industrial currents of the interference source 10, spreading along the ground, are closed on metal objects that are in contact with the ground, including the drill string 1, the casing of the pit 2, the supports of the drill string 11. After turning on the downhole transmitter 9 with a separator 8, a current is formed Ic transmission, the power lines of which pass along the drill string 1 and the surrounding rock and along the casing of the pit 2. On the drill string 1, both the power lines Ic of the downhole transmitter and the interference Ip are closed. In this case, a voltage corresponding to the difference of the signal currents and interference is induced in the toroidal coil 3. The level of the signal perceived by the toroidal coil 4 located on the casing of the pit 2 and having the same electrical potential as the drill string 1 is the sum of the interference level and the level of the useful signal. Toroidal coils 3 and 4 have the same phase characteristics, and the currents generated at their outputs also have approximately the same phase characteristics. Therefore, subtracting the output signal of the toroidal coil 3 from the output signal of the toroidal coil 4 using a subtractor 5, we obtain a signal on the recorder 7 that is free of interference and depends only on the level of the useful signal transmitted from the downhole transmitter 9. Instead of casing pit 2 for installation toroidal coil 4, you can use any other metal object that has electrical contact with the surface of the earth and with the column 1, for example, it can be another well or specially installed th metal electrode.

Уровни помех на приемных тороидальных катушках 3 и 4 могут отличаться по амплитуде из-за различных переходных сопротивлений между металлом труб и окружающей средой. Для компенсации этого недостатка предусмотрена установка регулируемого усилителя 6 в выходную цепь одной из тороидальных катушек.Interference levels at receiving toroidal coils 3 and 4 may vary in amplitude due to different transient resistances between the pipe metal and the environment. To compensate for this drawback, an adjustable amplifier 6 is installed in the output circuit of one of the toroidal coils.

Claims

1. A device for receiving borehole information via a wireless electromagnetic communication channel, located at the wellhead with a drill string, containing a receiving antenna and a subtractor connected to a recorder, characterized in that the receiving antenna is made in the form of two toroidal coils with the same phase characteristics, one of which is placed around the drill string at the wellhead, and the second coil is around the electrode in contact with the earth's surface and with the drill string, the outputs are toroidal x coils are connected to the inputs of the subtractor.

2. The device according to claim 1, characterized in that between the output of one of the toroidal coils and the input of the subtracting device, an adjustable amplifier is introduced.