RU2443862C1 - Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура - Google Patents
Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443862C1 RU2443862C1 RU2010143939/03A RU2010143939A RU2443862C1 RU 2443862 C1 RU2443862 C1 RU 2443862C1 RU 2010143939/03 A RU2010143939/03 A RU 2010143939/03A RU 2010143939 A RU2010143939 A RU 2010143939A RU 2443862 C1 RU2443862 C1 RU 2443862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- turbodrill
- spectrum
- sound
- drill
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано для контроля частоты вращения вала турбобура и для управления процессом бурения. Техническим результатом является повышение надежности контроля частоты вращения вала турбобура и управление процессом бурения. Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура содержит следующие операции: дополнительно размещают наземный резонатор в нагнетательной линии бурового насоса и вращающийся глубинный резонатор над турбобуром. При этом осуществляется: генерирование широкополосного спектра звуковых частот буровым насосом в нагнетательную линию; перераспределение энергии частот в спектре, генерируемом буровым насосом, в диапазон низких частот наземным резонатором; генерирование широкополосного спектра звуковых частот вращающимся глубинным резонатором, жестко соединенным с валом турбобура, в полость бурильной колонны; периодическое перераспределение энергии звуковых частот в спектре, генерируемом турбобуром, в диапазон низких звуковых частот вращающимся глубинным резонатором пропорционально частоте вращения вала турбобура. 7 ил.
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано для контроля частоты вращения вала турбобура и для управления процессом бурения.
Известен способ получения информации путем подавления по амплитуде полосы частот, генерируемой турбобуром датчиком оборотов, входящим в состав акустической телеметрической системы контроля числа оборотов вала турбобура, содержащей забойный датчик информационных сигналов, приемник акустического сигнала, усилитель и блок декодирования [патент RU 2291961 С2, кл. Е21В 47/14, Е 45/00, опубл. 20.01.2007].
Недостатком известного способа является низкая помехоустойчивость канала связи в области приема акустической информации из-за акустической помехи, создаваемой буровым насосом в том же диапазоне низких частот, что и полезный акустический сигнал.
Наиболее близким по технической сущности является способ однополосной модуляции сигнала, заключающегося в том, что при подавлении несущей частоты амплитуды боковых полос возрастают [Савиных Ю.А., Хмара Г.А. Звуковой канал связи для передачи технологических параметров при турбинном бурении // Известия высших учебных заведений. - Нефть и газ, 2010, №3. - С.27-33].
Известный способ однополосной модуляции сигнала можно перенести на способ передачи глубинной информации, т.е. на область низких звуковых колебаний, генерируемых буровым насосом и турбобуром.
Технической задачей изобретения является разработка способа для надежного контроля частоты вращения вала турбобура и управление процессом бурения. При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет сложения низких частот бурового насоса и турбобура, преобразованных четвертьволновыми резонаторами из высокочастотных спектров, генерируемых вышеуказанными источниками.
Технический результат достигается тем, что способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура, содержащего буровой насос, нагнетательную линию, бурильную колонну, турбобур, предусматривает следующие операции:
а) дополнительное размещение в нагнетательной линии бурового насоса наземного резонатора;
б) дополнительное размещение над турбобуром вращающегося глубинного резонатора,
при этом осуществляется:
- генерирование широкополосного спектра звуковых частот буровым насосом в нагнетательную линию;
- перераспределение энергии частот в спектре, генерируемом буровым насосом, в диапазон низких частот наземным резонатором;
- генерирование широкополосного спектра звуковых частот вращающимся глубинным резонатором, жестко соединенным с валом турбобура, в полость бурильной колонны;
- периодическое перераспределение энергии звуковых частот в спектре, генерируемом турбобуром, в диапазон низких звуковых частот вращающимся глубинным резонатором пропорционально частоте вращения вала турбобура;
- повышение надежности получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура достигается за счет обеспечения надежного канала для передачи информации, стабильности за счет сложения низких частот, обладающих минимальным затуханием.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном способе получения числа оборотов вала турбобура информация контролируется по многократному увеличению амплитуды звука в диапазоне низких частот.
Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «Новизна».
Сравнение заявленного решения с другими решениями показывает, что передача звукового сигнала от долота и турбобура известна [патент RU 2291961 С2, кл. Е21В 47/14, Е 45/00, опубл. 20.01.2007], подавление низкочастотной звуковой помехи от бурового насоса также известно [патент RU 2333351 C1, кл. Е21В 44/00, опубл. 10.09.2008]. Однако неизвестно, что при подавлении частоты в спектре звука происходит перераспределение энергии, благодаря чему в несколько раз увеличивается амплитуда звука соседних частот: выше и ниже подавляемой.
Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».
Основные положения физической сущности для осуществления способа.
1. Генерирование звуковых волн в промывочную жидкость буровым насосом и турбобуром.
2. Подавление по амплитуде полосы частот резонатором в нагнетательной линии бурового насоса [патент RU 2270312 C1, кл. Е21В 4/00, Е21В 45/00, опубл. 20.02.2006].
3. Периодическое подавление по амплитуде полосы частот, генерируемой турбобуром датчиком оборотов (вращающимся глубинным резонатором) [патент RU 2291961 С2, кл. Е21В 47/14, Е 45/00, опубл. 20.01.2007].
4. Перераспределение энергии частот в спектре, генерируемом буровым насосом и турбобуром, в диапазон низких частот при помощи резонаторов аналогично способу однополосной модуляции электромагнитных колебаний [Савиных Ю.А., Хмара Г.А. Звуковой канал связи для передачи технологических параметров при турбинном бурении // Известия высших учебных заведений. - Нефть и газ, 2010. №3. - С.27-33].
5. Информация о частоте вращения вала турбобура определяется по приращению амплитуды звуковых колебаний в низкочастотной полосе.
На фиг.1 изображена технологическая схема турбинного бурения с размещенными резонаторами.
На фиг.2 показан спектр звука АЧХ S 1 (ω) БН, генерируемого буровым насосом.
На фиг.3 показан спектр звука АЧХ S 3 (ω) ТБ, генерируемого турбобуром.
На фиг.4 показан спектр звука АЧХ S 2 (ω) БН.Р, генерируемого буровым насосом, после преобразования наземным резонатором.
На фиг.5 показан суммарный спектр звука АЧХ S 5 (ω), генерируемого турбобуром, и преобразованного спектра звука бурового насоса.
На фиг.6 показан спектр звука АЧХ S 4 (ω) ТБ.Р турбобура после преобразования вращающимся глубинным резонатором.
На фиг.7 показан суммарный спектр звука АЧХ S 6 (ω), преобразованного резонаторами.
На фиг.1 показано: 1 - буровой насос, 2 - нагнетательная линия, 3 - наземный резонатор, 4 - буровой шланг, 5 -гидрофон, 6 - гусак, 7 - вертлюг, 8 - скважина, 9 - бурильная колонна, 10 - вращающийся глубинный резонатор, 11 - турбобур, 12 - долото.
На фиг.2 показан спектр звука АЧХ S 1 (ω) БН, генерируемого буровым насосом с полосой частот от ω 1 до ω n с амплитудой a (индекс БН - буровой насос).
На фиг.3 показан спектр звука АЧХ S 3 (ω) ТБ, генерируемого турбобуром с полосой частот от ω 1 до ω m с амплитудой b (индекс ТБ - турбобур).
На фиг.4 показан спектр звука АЧХ, генерируемого буровым насосом, после преобразования наземным резонатором
S 2 (ω) БН.P=Δω 1+Δω БН.Р+Δω 2,
где Δω 1 - область низких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 2 (ω) БН.Р с амплитудой c=a+Δa (Δa - приращение амплитуды после преобразования резонатором);
Δω БН.Р - область частот, подавленная резонатором в общем спектре S 2 (ω) БН.Р (индекс БН - буровой насос, Р - резонатор);
Δω 2 - область высоких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 2 (ω) БН.Р с амплитудой c=a+Δа.
На фиг.5 показан суммарный спектр звука АЧХ, генерируемого турбобуром, и преобразованного спектра звука бурового насоса
S 5 (ω)=Δω 1+Δω БН.Р+Δω 2,
где Δω 1 - область низких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 5 (ω) с амплитудой d=b+c;
Δω БН.Р - область частот, подавленная резонатором в общем спектре S 5 (ω) с амплитудой b;
Δω 2 - область высоких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 5 (ω) с амплитудой d=b+c.
На фиг.6 показан спектр звука АЧХ S 4 (ω) ТБ.Р, генерируемого турбобуром, после преобразования вращающимся глубинным резонатором
S 4 (ω) ТБ.P=Δω1 +Δω БН.Р+Δω 2,
где Δω 1 - область низких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 4 (ω) ТБ.Р с амплитудой e=b+Δb (Δb - приращение амплитуды после преобразования резонатором);
Δω ТБ.Р - область частот, подавленная резонатором в общем спектре S 4 (ω) ТБ.Р (индекс ТБ - турбобур, Р - резонатор);
Δω 2 - область высоких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 4 (ω) ТБ.Р с амплитудой e=b+Δb.
На фиг.7 показан суммарный спектр звука АЧХ, генерируемого турбобуром и буровым насосом, преобразованного резонаторами
S 6 (ω)=Δω 1+Δω P+Δω 2,
где Δω 1 - область низких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 6 (ω) с амплитудой f=a+Δa+b+Δb;
Δω Р - область частот, подавленная резонатором в общем спектре s 6 (ω) (индекс Р - резонатор);
Δω 2 - область высоких частот, преобразованная резонатором из общего спектра S 6 (ω) с амплитудой f=a+Δa+b+Δb.
Пример осуществления способа
Первая операция. Осуществляется размещение в нагнетательной линии 2 (фиг.1) между буровым шлангом 4 (фиг.1) и буровым насосом 1 (фиг.1) наземного резонатора 3 (фиг.1). При этом буровой насос 1 (фиг.1) генерирует широкополосный спектр звуковых частот S 1 (ω) БН диапазоне ω 1-ω n с амплитудой а (фиг.2) в нагнетательную линию 2 (фиг.1), при этом происходит перераспределение частот в спектре S 2 (ω) БН.Р (фиг.4), генерируемом буровым насосом, в диапазон низких частот Δω 1 с амплитудой c=a+Δa и высоких частот Δω 2 с амплитудой c=a+Δa наземным резонатором 3 (фиг.1).
Вторая операция. Осуществляется размещение в бурильной колонне 9 (фиг.1) над турбобуром 11 (фиг.1) вращающегося глубинного резонатора 10 (фиг.1), жестко соединенного через вал турбобура с долотом 12 (фиг.1). При этом происходит генерирование широкополосного спектра звуковых частот S 3 (ω) ТБ в диапазоне ω 1-ω m с амплитудой b (фиг.3) закрытым вращающимся глубинным резонатором 10 (фиг.1), жестко связанным через вал турбобура 11 (фиг.1) с долотом 12 (фиг.1), в полость буровой колонны 9 (фиг.1), при этом происходит перераспределение частот в спектре S 4 (ω) ТБ.Р (фиг.6), генерируемом открытым вращающимся глубинным резонатором 10 (фиг.1), жестко связанным через вал турбобура 11 (фиг.1) с долотом 12 (фиг.1), в полость буровой колонны 9 (фиг.1) в диапазон низких частот Δω 1 с амплитудой e=b+Δb и высоких частот Δω 2 с амплитудой e=b+Δb.
При этом осуществляется прием гидрофоном суммарного спектра S 6 (ω) с амплитудой d=b+c (фиг.6) с подавленной Δω БН.Р с оставшейся амплитудой b от закрытого вращающегося глубинного резонатора 10 (фиг.1) и низких частот Δω 1 с амплитудой d, при этом полоса звука высокой частоты Δω 2 с амплитудой d затухает, не достигая гидрофона.
При этом осуществляется прием гидрофоном суммарного спектра S 6 (ω) с амплитудой f=a+Δa+b+Δb (фиг.7) с подавленной Δω Р открытым вращающимся глубинным резонатором 10 (фиг.1) и низких частот Δω 1 с амплитудой f, при этом полоса звука высокой частоты Δω 2 с амплитудой f затухает, не достигая гидрофона.
Claims (1)
- Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура, содержащий размещение бурового насоса, нагнетательной линии, бурильной колонны, турбобура, предусматривающий следующие операции: а) дополнительно размещают в нагнетательной линии бурового насоса наземный резонатор; б) дополнительно размещают над турбобуром вращающийся глубинный резонатор, при этом осуществляют: генерирование широкополосного спектра звуковых частот буровым насосом в нагнетательную линию; перераспределение энергии частот в спектре, генерируемом буровым насосом, в диапазон низких частот наземным резонатором; генерирование широкополосного спектра звуковых частот вращающимся глубинным резонатором, жестко соединенным с валом турбобура, в полость бурильной колонны; периодическое перераспределение энергии звуковых частот в спектре, генерируемом турбобуром, в диапазон низких звуковых частот вращающимся глубинным резонатором пропорционально частоте вращения вала турбобура.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010143939/03A RU2443862C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010143939/03A RU2443862C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2443862C1 true RU2443862C1 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010143939/03A RU2443862C1 (ru) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2443862C1 (ru) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1633076A1 (ru) * | 1988-05-20 | 1991-03-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Устройство дл контрол частоты вращени и осевого люфта турбины трубобура |
| SU1640396A1 (ru) * | 1988-10-28 | 1991-04-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин |
| SU1677284A1 (ru) * | 1989-05-24 | 1991-09-15 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Датчик дл контрол частоты вращени вала турбобура |
| SU1719627A1 (ru) * | 1990-07-28 | 1992-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики | Устройство дл контрол частоты вращени вала турбобура |
| SU1758222A2 (ru) * | 1990-01-03 | 1992-08-30 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин |
| RU2039233C1 (ru) * | 1992-04-01 | 1995-07-09 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Датчик для контроля частоты вращения вала турбобура |
| RU2094607C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1997-10-27 | Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" | Способ контроля скорости вращения турбобура и устройство для его осуществления |
| RU2291961C2 (ru) * | 2005-03-28 | 2007-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Акустическая телеметрическая система контроля числа оборотов вала турбобура |
| RU2333351C1 (ru) * | 2006-11-28 | 2008-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ контроля осевой нагрузки на долото по кпд бурения |
| EP2230379A2 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-22 | Service Pétroliers Schlumberger | Multi-stage modulator |
-
2010
- 2010-10-26 RU RU2010143939/03A patent/RU2443862C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1633076A1 (ru) * | 1988-05-20 | 1991-03-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Устройство дл контрол частоты вращени и осевого люфта турбины трубобура |
| SU1640396A1 (ru) * | 1988-10-28 | 1991-04-07 | Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин |
| SU1677284A1 (ru) * | 1989-05-24 | 1991-09-15 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Датчик дл контрол частоты вращени вала турбобура |
| SU1758222A2 (ru) * | 1990-01-03 | 1992-08-30 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин |
| SU1719627A1 (ru) * | 1990-07-28 | 1992-03-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики | Устройство дл контрол частоты вращени вала турбобура |
| RU2039233C1 (ru) * | 1992-04-01 | 1995-07-09 | Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности | Датчик для контроля частоты вращения вала турбобура |
| RU2094607C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1997-10-27 | Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" | Способ контроля скорости вращения турбобура и устройство для его осуществления |
| RU2291961C2 (ru) * | 2005-03-28 | 2007-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Акустическая телеметрическая система контроля числа оборотов вала турбобура |
| RU2333351C1 (ru) * | 2006-11-28 | 2008-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ контроля осевой нагрузки на долото по кпд бурения |
| EP2230379A2 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-22 | Service Pétroliers Schlumberger | Multi-stage modulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10301933B2 (en) | Downhole MWD signal enhancement, tracking, and decoding | |
| US7265682B2 (en) | Joint source-channel coding for multicarrier modulation | |
| US6847585B2 (en) | Method for acoustic signal transmission in a drill string | |
| US8380438B2 (en) | Wideband mud pump noise cancelation method for wellbore telemetry | |
| CN102881280B (zh) | 一种用于钻柱声传输技术的井下噪声与回波被动抑制方法 | |
| AU2012395845B2 (en) | Communication applications | |
| WO2012021393A3 (en) | Low frequency formation shear slowness from drilling noise derived quadrupole array data | |
| US10352157B2 (en) | Automatic telemetry band selection | |
| WO2013049044A2 (en) | Methods for evaluating rock properties while drilling using drilling rig-mounted acoustic sensors | |
| US10637529B2 (en) | Signal equalisation | |
| RU2443862C1 (ru) | Способ получения забойной информации о частоте вращения вала турбобура | |
| CA2685688A1 (en) | Improved downhole timing recovery and signal detection | |
| WO2021120454A1 (zh) | 一种随钻测量mwd系统噪声消除方法、装置及存储介质 | |
| CA2946622C (en) | Methods and systems for telemetry over a drill string using concurrent acoustic sub-bands | |
| Gooneratne et al. | Downhole Communication and Power Supplies to Instruments and Communication Modules | |
| RU2456446C1 (ru) | Способ контроля осевой нагрузки на долото при турбинном бурении | |
| SU1640396A1 (ru) | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин | |
| Stukach et al. | Design of an ultrasonic transceiver for downhole telemetry | |
| US11773712B2 (en) | Method and apparatus for optimizing drilling using drill bit generated acoustic signals | |
| SU1758222A2 (ru) | Способ передачи информации при турбинном бурении скважин | |
| RU2038471C1 (ru) | Акустический датчик для контроля числа оборотов вала турбобура | |
| WO2016140902A1 (en) | Method for enhancing acoustic communications in enclosed spaces using dispersion compensation | |
| GB2312062A (en) | Noise detection and suppression for wellbore signalling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141027 |