RU2305183C2 - Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) - Google Patents
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305183C2 RU2305183C2 RU2005128664/03A RU2005128664A RU2305183C2 RU 2305183 C2 RU2305183 C2 RU 2305183C2 RU 2005128664/03 A RU2005128664/03 A RU 2005128664/03A RU 2005128664 A RU2005128664 A RU 2005128664A RU 2305183 C2 RU2305183 C2 RU 2305183C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- relay module
- housing
- coil
- rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к бурению скважин и может быть использовано для организации канала связи в неблагоприятных для электромагнитного канала условиях. Ретрансляционный модуль в первом варианте содержит корпус, в котором установлены пульсатор, блок электроники, изолирующая вставка и контактная штанга, соединенная с корпусом через контактное устройство или штангу-удлинитель и контактное устройство, или геофизический кабель и контактное устройство. Контактное устройство может быть выполнено в виде, например, крестовины или самораскрывающегося под воздействием потока жидкости контакта. В другом варианте ретрансляционного модуля блок электроники непосредственно соединен с контактной штангой, на которой размещена тороидальная катушка индуктивности. Оба вывода катушки соединены с входом блока электроники, а контактная штанга соединена с корпусом ретрансляционного модуля через контактное устройство. Тороидальная катушка индуктивности может быть установлена на штанге-удлинителе, присоединенной к контактной штанге. В третьем варианте ретрансляционного модуля тороидальная катушка индуктивности размещена на его корпусе. Один конец катушки выведен на корпус, а другой соединен с контактной штангой. Техническим результатом является повышение надежности передачи сигнала при бурении скважин в неблагоприятных для прохождения электромагнитного сигнала условиях. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для использования при бурении наклонных и горизонтальных скважин в неблагоприятных для передачи электромагнитного сигнала условиях.
Известна телеметрическая система, использующая для передачи на поверхность информации о забойных параметрах электромагнитный канал связи. Система содержит модуль с измерительными датчиками, передатчик и электрический разделитель колонны (Молчанов А.А., Лукьянов Э.Е., Рапин В.А. «Геофизические исследования горизонтальных нефтегазовых скважин», Санкт-Петербург, 2001, с.98-102). Радиосигналы передаются по породе, окружающей колонну бурильных труб, и принимаются на поверхности антенной, располагаемой на некотором расстоянии от буровой. Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи обеспечивает достаточно высокую скорость передачи информации.
Основным недостатком телеметрических систем такого типа является сильное затухание сигналов в породе. Максимальная глубина скважин, пробуренных с использованием электромагнитного канала связи, не более 5000 м.
При анализе патентных документов и научной литературы не удалось найти техническое решение, сходное с заявляемым по своей технической сущности и достигаемому результату. Однако сама идея применения промежуточных приемо-передающих устройств (ретрансляторов) для передачи информации от места получения к месту назначения известна и реализована, например, в системе теле- и радиовещания, в сотовой связи. В общем случае любой ретранслятор (например, по патенту 2158368, МПК 7 Е21С 35/24, опубл. 2000 г.) состоит из приемной части, блока электроники и передающей части.
Технической задачей, на решение которой направлено разработанное изобретение, является обеспечение возможности получения информации от телеметрической системы с электромагнитным каналом связи в неблагоприятных для прохождения электромагнитного сигнала условиях: при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью, высоком уровне помех от работающего наземного оборудования.
Решение поставленной технической задачи достигается использованием ретрансляционного модуля (его вариантов).
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи содержит корпус, в котором установлены пульсатор, блок электроники, изолирующая вставка и контактная штанга, соединенная с корпусом. Пульсатор включает диафрагму, клапан и генератор переменного тока. Блок электроники включает входной дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, блок автоматической регулировки усиления, компаратор и ключевой каскад. Контактная штанга может быть соединена с корпусом через контактное устройство, или штангу-удлинитель и контактное устройство, или геофизический кабель и контактное устройство. Контактное устройство может быть выполнено в виде, например, крестовины или самораскрывающегося под воздействием потока жидкости контакта.
В другом варианте ретрансляционного модуля блок электроники непосредственно (без изолирующей вставки) соединен с контактной штангой, на которой размещена тороидальная катушка индуктивности. Оба вывода катушки посредством гермоввода соединены с входом блока электроники, а контактная штанга соединена с корпусом ретрансляционного модуля через контактное устройство. Тороидальная катушка индуктивности установлена в П-образный паз, выполненный на контактной штанге, между катушкой и штангой помещен слой диэлектрика, а снаружи катушка залита компаундом. Тороидальная катушка индуктивности может быть установлена на штанге-удлинителе, присоединенной к контактной штанге. Поверхность блока электроники, контактной штанги и штанги-удлинителя покрыта диэлектриком.
В третьем варианте ретрансляционный модуль содержит пульсатор, блок электроники, изолирующую вставку и контактную штангу, заключенные в корпус, на котором размещена тороидальная катушка индуктивности. Один конец катушки выведен на корпус, а другой посредством гермоввода соединен с контактной штангой. Тороидальная катушка индуктивности установлена в П-образный паз, выполненный на корпусе модуля, между катушкой и корпусом помещен слой диэлектрика, а снаружи катушка залита компаундом.
Устройство ретрансляционного модуля поясняют чертежи.
На фиг.1 представлен ретрансляционный модуль с контактной штангой и контактной крестовиной, на фиг.2 - ретрансляционный модуль, в конструкции которого использована штанга-удлинитель, на фиг.3 - ретрансляционный модуль, в конструкции которого использован геофизический кабель и самораскрывающийся контакт, на фиг.4 - ретрансляционный модуль, на контактной штанге которого размещена катушка индуктивности, на фиг.5 - ретрансляционный модуль, на корпусе которого размещена тороидальная катушка индуктивности, на фиг.6 - схема блока электроники.
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи имеет корпус 1, образующий вставку в колонну бурильных труб. На внутренней поверхности корпуса выполнена Г-образная полка 2 для размещения пульсатора 3. На полке имеется штырь 4, а на корпусе пульсатора - ответный паз 5 для предотвращения радиального перемещения пульсатора. В осевом направлении пульсатор фиксируется при установке ретрансляционного модуля в колонну бурильных труб. С этой целью в верхней части корпуса пульсатора устанавливают набор пружин 6 и колец 7, обеспечивающих прижим пульсатора при наворачивании переводника. Пульсатор может быть установлен в корпус ретрансляционного модуля с помощью любого другого известного соединения, обеспечивающего осевую и радиальную фиксацию. Пульсатор имеет диафрагму 8, клапан 9, формирующие гидравлические сигналы, и генератор переменного тока 10 для питания электрической схемы пульсатора и блока электроники 11. Блок электроники 11 состыкован с пульсатором и включает входной дифференциальный усилитель 12, фильтр низких частот 13, блок автоматической регулировки усиления 14, компаратор 15 и ключевой каскад 16. Ниже блока электроники через изолирующую вставку 17 установлена контактная штанга 18, которая соединяется с корпусом ретрансляционного модуля через контактную крестовину 19. Крестовина имеет опорную стойку 20 с выемкой, в которой размещена пружина (не показана), обеспечивающая прижим концевой части контактной штанги.
Действие ретрансляционного модуля основано на измерении тока, протекающего по колонне бурильных труб в результате их нахождения в электрическом поле, создаваемом диполем телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Ретрансляционный модуль работает следующим образом. При снижении соотношения сигнал/шум, принимаемого от скважинного прибора телеметрической системы электромагнитного сигнала в компоновку бурильных труб, вводят ретрансляционный модуль, соединяя его корпус 1 с бурильными трубами с помощью переводников. Электромагнитный сигнал от скважинного прибора телесистемы вызывает протекание по колонне бурильных труб импульсов переменного тока, модулированных в соответствии с полученными значениями забойных параметров. Через контактную крестовину 19, контактную штангу 18 и крепление корпуса пульсатора импульс тока создает на входе в дифференциальный усилитель 12 блока электроники 11 сигнал в виде разности потенциалов, передаваемый через фильтр низких частот 13, блок автоматической регулировки усиления 14, компаратор 15 в ключевой каскад 16, формирующий импульс управления электромагнитным клапаном 9 пульсатора 3. Клапан 9 совершает возвратно-поступательные движения, при этом изменяется проходное сечение диафрагмы 8, через которую протекает буровая жидкость. Таким образом, импульсы давления промывочной жидкости модулируются в соответствии с информацией, полученной от скважинного прибора телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Наземное приемное оборудование содержит датчик давления, принимающий гидравлические импульсы пульсатора.
Уровень сигнала, принимаемого от скважинного прибора телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, можно значительно повысить путем увеличения расстояния между контактом пульсатора, создаваемым его креплением к корпусу ретранслятора, и креплением контактной штанги. Для этого необходимо удлинить контактную штангу с помощью, например, металлической штанги-удлинителя 21, установленной на изолирующих центраторах 22 (фиг.2), или гибкого геофизического кабеля 23 (фиг.3). Штангу-удлинитель 21 пропускают через бурильные трубы и соединяют с контактной штангой 18. Снизу связь с колонной бурильных труб обеспечивает контактное устройство, например контактные центраторы 24 (фиг.2), крепящиеся перед спуском в скважину. Геофизический кабель 23 соединяют с контактной штангой 18 и опускают в колонну бурильных труб. На конце кабеля предварительно устанавливают распорный контакт 25, например, самораскрывающийся от потока промывочной жидкости (фиг.3).
Для повышения уровня принимаемого электромагнитного сигнала в конструкции устройства может быть использована индуктивная антенна, размещенная внутри корпуса ретранслятора на контактной штанге 18 (фиг.4). Тороидальную катушку индуктивности 26 устанавливают в П-образный паз 27, выполненный на контактной штанге, между катушкой и штангой помещают слой диэлектрика 28, а снаружи катушку заливают компаундом 29. Оба контакта катушки соединены посредством гермоввода 30 с входом блока электроники 11. Магнитное поле, создаваемое частью тока, перетекающего с корпуса через контактную крестовину 19 на контактную штангу 18, будет наводить ЭДС в катушке. В этом варианте контактная штанга 18 непосредственно соединена с блоком электроники 11 (без изолирующей вставки). Тороидальная катушка индуктивности 26 может быть размещена на штанге-удлинителе 21 (не показано). Поверхность блока электроники, контактной штанги и штанги-удлинителя покрыта диэлектриком.
Тороидальная катушка индуктивности 26 может быть установлена на корпусе 1 ретрансляционного модуля (фиг.5). При этом на корпусе ретранслятора выполняют П-образный паз 31, в котором размещают тороидальную катушку индуктивности 26, изолированную от корпуса слоем диэлектрика 28. Для предотвращения контакта с промывочной жидкостью снаружи катушку заливают компаундом 29. Один конец катушки выводят на корпус 1, а другой посредством гермоввода 30 соединяют с контактной штангой 18. Ток, протекая по колонне, создает магнитное поле, которое наводит на катушку индуктивности ЭДС, пропорциональную току. Разность потенциалов, создаваемая на концах катушки, формирует сигнал на входе в блок электроники.
Применение разработанного технического решения позволило:
1. Получать забойную информацию от скважинного прибора телеметрической системы с электромагнитным каналом связи в неблагоприятных для передачи электромагнитного сигнала условиях: при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью или из-за помех от работающего наземного оборудования.
2. Обеспечить уверенный прием забойной информации от телеметрической системы с электромагнитным каналом связи при бурении на глубине свыше 5000 м.
Claims (13)
1. Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, отличающийся тем, что он содержит установленные в корпусе ретрансляционного модуля пульсатор, включающий диафрагму, клапан и генератор переменного тока, блок электроники, включающий входной дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, блок автоматической регулировки усиления, компаратор и ключевой каскад, изолирующую вставку и контактную штангу, соединенную с корпусом через контактное устройство.
2. Ретрансляционный модуль по п.1, отличающийся тем, что контактная штанга соединена с корпусом через штангу-удлинитель, установленную на изолирующих центраторах, и контактное устройство.
3. Ретрансляционный модуль по п.1, отличающийся тем, что контактная штанга соединена с корпусом через геофизический кабель и контактное устройство.
4. Ретрансляционный модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что контактное устройство выполнено в виде контактной крестовины.
5. Ретрансляционный модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что контактное устройство выполнено как контактные центраторы.
6. Ретрансляционный модуль по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что контактное устройство выполнено как самораскрывающийся от потока промывочной жидкости контакт.
7. Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, отличающийся тем, что он содержит установленные в корпусе ретрансляционного модуля пульсатор, включающий диафрагму, клапан и генератор переменного тока, блок электроники, включающий входной дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, блок автоматической регулировки усиления, компаратор, ключевой каскад, и соединенную с корпусом через контактное устройство контактную штангу, на которой размещена тороидальная катушка индуктивности, при этом оба контакта катушки соединены посредством гермоввода с входом блока электроники.
8. Ретрансляционный модуль по п.7, отличающийся тем, что тороидальная катушка индуктивности установлена на штанге-удлинителе, соединяющей контактную штангу и контактное устройство.
9. Ретрансляционный модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что контактное устройство выполнено в виде контактной крестовины, или как контактные центраторы, или как самораскрывающийся от потока промывочной жидкости контакт.
10. Ретрансляционный модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что тороидальная катушка индуктивности установлена в П-образный паз, выполненный на контактной штанге или штанге-удлинителе, между катушкой и штангой помещен слой диэлектрика, а снаружи катушка залита компаундом.
11. Ретрансляционный модуль по п.7 или 8, отличающийся тем, что поверхность блока электроники, контактной штанги, штанги-удлинителя покрыта диэлектриком.
12. Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, отличающийся тем, что он содержит установленные в корпусе ретрансляционного модуля пульсатор, включающий диафрагму, клапан и генератор переменного тока, блок электроники, включающий входной дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, блок автоматической регулировки усиления, компаратор и ключевой каскад, изолирующую вставку, контактную штангу и размещенную на корпусе тороидальную катушку индуктивности, один конец которой выведен на корпус, а другой посредством гермоввода соединен с контактной штангой.
13. Ретрансляционный модуль по п.12, отличающийся тем, что тороидальная катушка индуктивности установлена в П-образный паз, выполненный на корпусе модуля, между катушкой и корпусом помещен слой диэлектрика, а снаружи катушка залита компаундом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128664/03A RU2305183C2 (ru) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128664/03A RU2305183C2 (ru) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005128664A RU2005128664A (ru) | 2007-03-20 |
RU2305183C2 true RU2305183C2 (ru) | 2007-08-27 |
Family
ID=37993848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005128664/03A RU2305183C2 (ru) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305183C2 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014047534A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Canada Limited | Casing drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection |
WO2014047597A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Canada Limited | System and method for wireless drilling and non-rotating mining extenders in a drilling operation |
CN103758509A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-30 | 北京航空航天大学 | 一种适用于钻井用钻杆的非接触电磁耦合的数字差分通讯装置 |
RU2528771C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
RU2574647C1 (ru) * | 2014-10-20 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") | Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации |
RU2580563C1 (ru) * | 2014-12-26 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВНИИГИС - Забойные телеметрические комплексы" (ООО НПФ "ВНИИГИС - ЗТК") | Электрический разделитель-ретранслятор сигналов |
RU2585617C1 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи |
RU2646287C1 (ru) * | 2017-05-15 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Телеметрическая система мониторинга ствола скважины |
-
2005
- 2005-09-14 RU RU2005128664/03A patent/RU2305183C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГРАЧЕВ Ю.В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. - М.: Недра, 1968, с.74-75, 271-275. * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528771C2 (ru) * | 2012-08-31 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
WO2014047534A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Canada Limited | Casing drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection |
WO2014047597A1 (en) * | 2012-09-24 | 2014-03-27 | Schlumberger Canada Limited | System and method for wireless drilling and non-rotating mining extenders in a drilling operation |
US9217289B2 (en) | 2012-09-24 | 2015-12-22 | Schlumberger Technology Corporation | Casing drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection |
CN103758509A (zh) * | 2014-01-01 | 2014-04-30 | 北京航空航天大学 | 一种适用于钻井用钻杆的非接触电磁耦合的数字差分通讯装置 |
CN103758509B (zh) * | 2014-01-01 | 2016-04-06 | 北京航空航天大学 | 一种适用于钻井用钻杆的非接触电磁耦合的数字差分通讯装置 |
RU2574647C1 (ru) * | 2014-10-20 | 2016-02-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") | Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации |
RU2580563C1 (ru) * | 2014-12-26 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВНИИГИС - Забойные телеметрические комплексы" (ООО НПФ "ВНИИГИС - ЗТК") | Электрический разделитель-ретранслятор сигналов |
RU2585617C1 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи |
RU2646287C1 (ru) * | 2017-05-15 | 2018-03-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Телеметрическая система мониторинга ствола скважины |
RU2778079C1 (ru) * | 2021-12-01 | 2022-08-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технологический центр Геомеханика" (ООО "НТЦ "Геомеханика") | Ретранслятор скважинной электромагнитной телеметрии |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005128664A (ru) | 2007-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2305183C2 (ru) | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) | |
US7170423B2 (en) | Electromagnetic MWD telemetry system incorporating a current sensing transformer | |
CN101208618B (zh) | 用于提供探头和传感器之间的通信的设备和方法 | |
CA2703417C (en) | Instrumentation of appraisal well for telemetry | |
AU726088B2 (en) | Device and method for transmitting information by electromagnetic waves | |
AU2018206790B2 (en) | Transmitting data across electrically insulating gaps in a drill string | |
US6177882B1 (en) | Electromagnetic-to-acoustic and acoustic-to-electromagnetic repeaters and methods for use of same | |
RU2405932C2 (ru) | Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну | |
CA2740063C (en) | Electromagnetic borehole telemetry system incorporating a conductive borehole tubular | |
US9638028B2 (en) | Electromagnetic telemetry for measurement and logging while drilling and magnetic ranging between wellbores | |
EP1953570B1 (en) | A downhole telemetry system | |
US5959548A (en) | Electromagnetic signal pickup device | |
GB2394296A (en) | Antennas for long term subsurface monitoring apparatus | |
AU2000265796A1 (en) | Apparatus and method for telemetry | |
GB2346509A (en) | Borehole communication system | |
RU2475644C1 (ru) | Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра | |
RU2585617C1 (ru) | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи | |
RU60626U1 (ru) | Телеметрическая система для передачи забойной информации | |
RU2162521C1 (ru) | Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин | |
EA038053B1 (ru) | Система беспроводной двунаправленной передачи данных в скважине для извлечения пластовых флюидов | |
RU2243377C1 (ru) | Способ и устройство для контроля забойных параметров в экранирующих пластах с высокой проводимостью | |
RU2537717C2 (ru) | Способ передачи скважинной информации по электромагнитному каналу связи и устройство для его осуществления | |
JPH0794792B2 (ja) | 井戸掘削時情報計測用受信アンテナ装置 | |
JPH04177598A (ja) | 受信装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110915 |