RU2528771C2 - Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528771C2 RU2528771C2 RU2012137341/03A RU2012137341A RU2528771C2 RU 2528771 C2 RU2528771 C2 RU 2528771C2 RU 2012137341/03 A RU2012137341/03 A RU 2012137341/03A RU 2012137341 A RU2012137341 A RU 2012137341A RU 2528771 C2 RU2528771 C2 RU 2528771C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- voltage
- pipe
- receiving
- dielectric insert
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области каротажа в процессе бурения скважин и предназначено для передачи сигналов измерения из скважины на поверхность по беспроводному каналу связи. Техническим результатом является упрощение технологии передачи сигналов с забоя скважины, повышение скорости и информативности передающего сигнала. Предложен способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, включающий возбуждение электрического тока в колонне металлических труб в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и регистрацию на поверхности изменения напряжения, вызванного пульсацией тока в трубе. При этом полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах приемной цилиндрической катушки, являющегося функцией переменного тока, текущего в трубе возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке. Предложено также устройство для осуществления указанного способа, которое содержит источник переменного тока, подсоединенный к колонне металлических труб в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и наземную цилиндрическую приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного колонне труб полого цилиндра. При этом приемных катушек может быть несколько, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области передачи информации из скважины, например каротажа в процессе бурения скважин, и предназначено для передачи сигналов измерения из скважины на поверхность по беспроводному каналу связи.
Известно устройство для передачи забойной информации, содержащее установленную в колонне бурильных или обсадных труб забойную телеметрическую систему со скважинным прибором и присоединенными к нему источником питания и передающей катушкой, и наземную приемно-преобразовательную аппаратуру, в том числе приемную катушку, при этом передающая катушка намотана на наружной поверхности бурильной или обсадной трубы из магнитного материала, соединенной резьбой с корпусом забойной телеметрической системы, и соединена одним концом с выходом скважинного прибора, другим - с колонной бурильных или обсадных труб, приемная катушка установлена в верхней части колонны труб, наземная приемно-преобразовательная аппаратура дополнительно содержит приемное устройство, к входу в которое присоединена приемная катушка, а к выходу - компьютер (пат. РФ №2279542, опубл. 10.07.2006 г.).
Выход передающей катушки заземлен на колонну труб. Таким образом, внутри передающей катушки создаются импульсы магнитного потока, соответствующие показаниям датчиков скважинного прибора. Импульсы магнитного потока по колонне бурильных труб передаются вверх, при этом сигнал значительно ослабевает. Импульсы магнитного потока проходят в верхней части колонны бурильных труб внутри приемной катушки и наводят на обмотке этой катушки ЭДС (напряжение). С выходов приемной катушки напряжение поступает на приемное устройство, в котором сигнал усиливается, и от него отфильтровываются посторонние помехи. С приемного устройства сигнал (импульсы напряжения, переданные со скважинного прибора) поступает на вход одного из портов компьютера.
Недостаток известного метода заключается в том, что он предусматривает передачу импульсов магнитного потока по колонне труб от передающей катушки на забое скважины до приемной катушки на устье, при этом для реализации этого метода необходимо наличие колонны труб с большой магнитной проницаемостью, что усложняет технологию.
Известен способ приема/передачи геофизической информации во время бурения по беспроводному электромагнитному каналу связи с забоя на дневную поверхность (Пат. РФ №2273732, приор. 21.05.2004, опубл. 10.04.2006 г.).
В известном способе модулируют напряжение генерирующего сигнала на дневной поверхности путем подключения полюсов наземного генератора соответственно к колонне бурильных труб и удаленной точке от устья скважины, и на забое электрическим диполем осуществляют прием сигнала наземного генератора. Выделяют тактовую частоту наземного генератора и синхронно с ней коммутируют закодированным сообщением электрический диполь на забое. На устье скважины измеряют ток генерации путем выделения пульсаций с помощью синхронного детектирования. По измеренной на устье величине пульсаций тока, вызванных коммутацией электрического диполя на забое, судят о геофизических параметрах разбуриваемого пласта на дневной поверхности. Частоту наземного генератора на дневной поверхности изменяют для наилучшего условия приема сигнала на забое.
Недостаток данного способа заключается в том, что он предполагает наличие в электрическом диполе приемника сигнала от наземного генератора, определяющего частоту, с которой электрический диполь должен коммутироваться, при этом сигнал может пропадать (в соляных пропластках) и искажаться при прохождении слабо проводящих пластов, и надежность связи падает. Кроме того, это усложняет конструкцию электрического диполя.
Задачей предлагаемого технического решения является упрощение технологии передачи сигналов с забоя скважины, повышение скорости и информативности передающего сигнала.
Указанная задача решается тем, что в способе передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, включающем возбуждение электрического тока в колонне металлических труб (трубы) в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и регистрацию наводимой разности потенциалов на поверхности между колонной труб и удаленной точкой от устья скважины, в отличие от известного, по колонне труб пропускают переменный ток, вырабатываемый скважинным источником тока, подсоединенным к верхней и нижней частям трубы, разделенной диэлектрической вставкой, и измеряют изменение напряжения на зажимах наземной цилиндрической приемной катушки с магнитопроводом, вызванное пульсацией тока в трубе, возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке и величина которой модулирована источником информативного сигнала.
Заявляется устройство для реализации способа, содержащее источник электрического тока, пропускаемого по колонне труб, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и наземную приемо-преобразовательную аппаратуру, включающую регистратор напряжения, источник переменного тока установлен в скважине, подсоединен к верхней и нижней частям трубы, разделенной диэлектрической вставкой, и снабжен блоком модуляции, а приемо-преобразовательная аппаратура содержит наземную приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного колонне труб полого цилиндра, высота которого значительно превышает его толщину, при этом приемных катушек может быть несколько штук, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения.
На чертеже представлена блок-схема устройства.
Колонна труб 1 разделена диэлектрической вставкой 2, к верхней и нижней частям которых присоединен источник переменного тока 3 с блоком модуляции и подачи тока 4 в колонну 1. В верхней части колонны 1 может быть расположены одна или несколько установленных друг над другом наземных цилиндрических приемных катушек 5 с полосовыми усилителями сигнала 6, поступающего на регистратор напряжения 7. Магнитопровод 8 приемной катушки 5 выполнен в виде цилиндра, высота H которого значительно превышает его толщину ∂ и установлен коаксиально трубе на устье скважины. Где rср - расстояние от оси трубы (радиус цилиндра по средней линии).
Способ реализуется с помощью данного устройства.
На забое бурящейся скважины с помощью источника переменного тока 3 с блоком модуляции и подачи тока 4 в колонну труб 1, разделенных диэлектрической вставкой 2, в скважину по трубе 1 подают модулированный информативным (полезным) сигналом ток, который, проходя по колонне 1, генерирует коаксиальное колонне 1 электромагнитное поле, которое создает переменный магнитный поток электромагнитной индукции, пронизывающий витки приемной цилиндрической катушки 5 на устье скважины, и, соответственно, переменную ЭДС на зажимах этой катушки.
Форма снимаемой с катушки ЭДС определяется модулем шифрования скважинного блока измерений (не показано ввиду общеизвестности). Таким образом, полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах приемной цилиндрической катушки, являющегося функцией переменного тока, текущего в колонне бурильных труб, определяемой переменной ЭДС источника тока.
При этом изменение (модуляция) величины ЭДС на зажимах цилиндрической приемной катушки вычисляют по формуле:
где:
ε - ЭДС катушки индуктивности, B,
t - время, с,
Ψ - потокосцепление определяется по формуле:
где:
S - площадь одного витка, м2,
N - количество витков,
φ - угол между вектором индукции магнитного поля и нормалью к поверхности витка в нашем случае близок к 0°,
B - индукция магнитного поля, Тл, определяется по формуле:
где:
µ, µ0 - соответственно магнитная проницаемость среды и магнитная постоянная, Гн/м,
π - число «пи», 3.14…,
I - сила тока в трубе, A,
rср - расстояние от оси трубы (радиус цилиндра по средней линии), м.
Для увеличения эффективности генерации ЭДС и придания компактности в условиях ограниченного пространства буровой установки необходимо выполнение магнитопровода приемной катушки 5 в виде полого цилиндра 8, внутренний радиус которого должен быть максимально близок диаметру трубы, а высота H в несколько раз больше толщины ∂, - тогда формула (2) может быть упрощена (cos(φ)~1):
где:
Вср - индукция магнитного поля по средней линии цилиндра магнитопроводаа, Тл, определяется по формуле:
где:
rср - расстояние от оси трубы (радиус цилиндра магнитопровода по средней линии), м.
Окончательно из формул (1-5) следует:
где:
производная dI/dt определяет «способ шифрования» и является информационным параметром.
В случае сильных сигналов и малого уровня помех целесообразно использовать одну приемную катушку. Две или более приемных катушек необходимы для приема слабых сигналов на фоне больших шумов. Каждая катушка нагружена на свой согласующий полосовой усилитель (усилитель), выходы которых суммируются и подаются на регистратор напряжения.
Передаваемый телесистемой сигнал имеет спектр, максимум которого находится в диапазоне 1-20 Гц.
Для обеспечения в этом диапазоне неискаженного приема сигнала приемными катушками с полосовыми усилителями, которые имеют определенную полосу пропускания частот, необходимо устанавливать их несколько штук (2 и более), что обеспечивает равномерную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) на входе регистратора напряжения.
Необходимость большей высоты цилиндра вызвана увеличением площади витков приемной катушки для получения большей ЭДС, так и большей индуктивности (для настройки на резонанс на малых частотах передачи сигнала).
Claims (2)
1. Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, включающий возбуждение электрического тока в колонне металлических труб (трубы) в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и регистрацию на поверхности изменения напряжения, вызванного пульсацией тока в трубе, возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке, отличающийся тем, что при измерении на поверхности изменения напряжения полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах приемной цилиндрической катушки, установленной коаксиально трубе на устье скважины, являющегося функцией переменного тока, текущего в трубе, возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке, и модулированного полезным сигналом.
2. Устройство для передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, содержащее источник электрического переменного тока, подсоединенный к верхней и нижней частям колонны труб, разделенных диэлектрической вставкой, и наземную приемо-преобразовательную аппаратуру, включающую регистратор напряжения, отличающееся тем, что источник тока снабжен блоком модуляции, а приемо-преобразовательная аппаратура содержит наземную приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного колонне труб полого цилиндра, высота которого значительно превышает его толщину, при этом приемных катушек может быть несколько штук, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012137341/03A RU2528771C2 (ru) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012137341/03A RU2528771C2 (ru) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012137341A RU2012137341A (ru) | 2014-03-10 |
RU2528771C2 true RU2528771C2 (ru) | 2014-09-20 |
Family
ID=50191428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012137341/03A RU2528771C2 (ru) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528771C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726081C1 (ru) * | 2020-03-13 | 2020-07-09 | Мария Павловна Руденко | Устройство передачи информации из скважины |
RU2801378C1 (ru) * | 2022-11-18 | 2023-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Три-Лоджик" | Бескабельная система контроля внутрискважинных параметров (варианты) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU941552A1 (ru) * | 1980-01-08 | 1982-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Телеметрическа система дл передачи и приема забойных параметров в процессе бурени |
US6781520B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Motion sensor for noise cancellation in borehole electromagnetic telemetry system |
EP1252416B1 (en) * | 2000-01-24 | 2005-07-20 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Choke inductor for wireless communication and control in a well |
RU2279542C2 (ru) * | 2004-08-12 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Устройство для передачи забойной информации |
RU2305183C2 (ru) * | 2005-09-14 | 2007-08-27 | Ооо "Битас" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
EA200800227A1 (ru) * | 2005-07-01 | 2008-08-29 | Статойл Аса | Скважина с индуктивной передачей питания и сигнала |
RU2368779C1 (ru) * | 2008-04-03 | 2009-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазгеофизика" | Устройство для электрического каротажа в процессе бурения |
RU2449120C2 (ru) * | 2006-12-28 | 2012-04-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Комплексный инструмент для электродного измерения удельного сопротивления и эм телеметрии |
-
2012
- 2012-08-31 RU RU2012137341/03A patent/RU2528771C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU941552A1 (ru) * | 1980-01-08 | 1982-07-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Телеметрическа система дл передачи и приема забойных параметров в процессе бурени |
EP1252416B1 (en) * | 2000-01-24 | 2005-07-20 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Choke inductor for wireless communication and control in a well |
US6781520B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Motion sensor for noise cancellation in borehole electromagnetic telemetry system |
RU2279542C2 (ru) * | 2004-08-12 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Самарские Горизонты" | Устройство для передачи забойной информации |
EA200800227A1 (ru) * | 2005-07-01 | 2008-08-29 | Статойл Аса | Скважина с индуктивной передачей питания и сигнала |
RU2305183C2 (ru) * | 2005-09-14 | 2007-08-27 | Ооо "Битас" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
RU2449120C2 (ru) * | 2006-12-28 | 2012-04-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Комплексный инструмент для электродного измерения удельного сопротивления и эм телеметрии |
RU2368779C1 (ru) * | 2008-04-03 | 2009-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтегазгеофизика" | Устройство для электрического каротажа в процессе бурения |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726081C1 (ru) * | 2020-03-13 | 2020-07-09 | Мария Павловна Руденко | Устройство передачи информации из скважины |
RU2801378C1 (ru) * | 2022-11-18 | 2023-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Три-Лоджик" | Бескабельная система контроля внутрискважинных параметров (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012137341A (ru) | 2014-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2405932C2 (ru) | Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну | |
US11092000B2 (en) | Apparatuses and methods for sensing temperature along a wellbore using temperature sensor modules comprising a crystal oscillator | |
US8390471B2 (en) | Telemetry apparatus and method for monitoring a borehole | |
CA2509819C (en) | Methods and apparatus for reducing electromagnetic signal noise | |
US10760413B2 (en) | Electromagnetic telemetry for sensor systems deployed in a borehole environment | |
US20130249705A1 (en) | Casing collar locator with wireless telemetry support | |
US6445307B1 (en) | Drill string telemetry | |
US20130187647A1 (en) | Nmr logging apparatus | |
WO2012109844A1 (zh) | 一种探测金属套管外地层电阻率的井中时域脉冲电磁法 | |
EA022795B1 (ru) | Система и способ приема и расшифровки передачи электромагнитных волн внутри скважины | |
US20090078413A1 (en) | Wireless casing collar locator | |
WO2014047543A1 (en) | Drilling bottom hole assembly having wireless power and data connection | |
AU2011325931B2 (en) | System and method for remote sensing | |
RU2378509C1 (ru) | Телеметрическая система | |
CN104220696A (zh) | 结合晶体谐振器的测量的系统和方法 | |
RU2528771C2 (ru) | Способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи и устройство для его осуществления | |
RU95200U1 (ru) | Система беспроводной передачи энергии и/или информации для контроля и/или управления удаленными объектами, размещенными в скважине | |
CN111577259B (zh) | 一种双谐振型近钻头信号短传系统 | |
RU2541990C1 (ru) | Система контроля процесса взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин | |
RU2279542C2 (ru) | Устройство для передачи забойной информации | |
WO2011087400A1 (en) | Wireless power and/or data transmission system for downhole equipment monitoring and/or control | |
RU62985U1 (ru) | Устройство для передачи информации с забоя на устье скважины методом трансформации | |
RU53721U1 (ru) | Устройство для передачи информации с забоя скважины | |
CN116224445A (zh) | 一种随钻电磁成像装置及方法 | |
RU2537717C2 (ru) | Способ передачи скважинной информации по электромагнитному каналу связи и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190901 |