RU2537717C2 - Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end - Google Patents
Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537717C2 RU2537717C2 RU2013109658/03A RU2013109658A RU2537717C2 RU 2537717 C2 RU2537717 C2 RU 2537717C2 RU 2013109658/03 A RU2013109658/03 A RU 2013109658/03A RU 2013109658 A RU2013109658 A RU 2013109658A RU 2537717 C2 RU2537717 C2 RU 2537717C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- string
- column
- ring
- isolated
- electromagnetic communication
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области бурения скважин и предназначена для передачи скважинной информации на поверхность по электромагнитному каналу связи.The group of inventions relates to the field of well drilling and is intended to transmit downhole information to the surface via an electromagnetic communication channel.
Известна телеметрическая система передачи скважинных данных (пат. РФ №2229733, приор. 23.03.1999 г., публ. 20.01.2001 г.).Known telemetry system for transmitting downhole data (US Pat. RF No. 2229733, prior. 03/23/1999, publ. 01/20/2001).
Телеметрическая система 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. Ключевой элемент подключен параллельно изоляционному трубному элементу. В наземную часть между колонной бурильных труб и электродом заземления введен силовой источник электрического питания канала связи и трансформатор тока. Силовой источник электрического питания канала связи и первичная токовая обмотка трансформатора тока включены последовательно между колонной бурильных труб и дополнительным электродом заземления. Вторичная обмотка трансформатора соединена с входом блока приема кодированной информации. В колонну бурильных труб может быть установлен по меньшей мере один дополнительный разделяющий колонну бурильных труб изоляционный элемент с соответствующим ключевым элементом, подключенным параллельно дополнительному изоляционному элементу и управляемым кодовым сигналом скважинной аппаратуры.The telemetry system comprises an insulating pipe element separating the lower part of the drill pipe together with the turbodrill from the main drill pipe string, a key element controlled by the code signal of the downhole equipment, a ground part containing an earth electrode and a coded information receiving unit. The key element is connected in parallel with the insulating pipe element. A power source of electrical power for the communication channel and a current transformer have been introduced into the ground part between the drill pipe string and the ground electrode. The power source of electrical power for the communication channel and the primary current winding of the current transformer are connected in series between the drill pipe string and an additional ground electrode. The secondary winding of the transformer is connected to the input of the encoded information receiving unit. At least one additional insulating element separating the drill string may be installed in the drill string, with a corresponding key element connected in parallel to the additional insulation element and controlled by a code signal from the downhole equipment.
Недостаток известной конструкции заключается в том, что наличие диэлектрических разделителей и наземного генератора усложняет конструкцию.A disadvantage of the known design is that the presence of dielectric spacers and a ground generator complicates the design.
Известен способ бурения наклонных и горизонтальных скважин, исключающий использование разделительной диэлектрической вставки и включающий сборку буровой компоновки: забойного двигателя, кривого переводника, удлинительной трубы, посадочного устройства, инклинометра, бурильных труб, крана шарового, квадрата, вертлюга и наземной аппаратуры, отличающийся тем, что в буровую компоновку после инклинометра устанавливают нижнюю приемо-передающую антенну, соединенную через блок согласования с инклинометром, а в верхней части буровой компоновки устанавливают верхнюю приемо-передающую антенну, соединенную через блок согласования и токосъемник или непосредственно с наземной аппаратурой обработки и визуализации информации, причем конструкцию приемо-передающих антенн выполняют так, что при передаче информационного сигнала от инклинометра нижняя антенна возбуждает переменный импульсный электрический ток по буровому раствору внутри буровой компоновки, достигая верхней антенны и охватывая ее, ток возвращается по стенкам колонны к нижней антенне, образуя замкнутое электрическое кольцо вокруг нижней и верхней антенн, возбуждая в последней переменное импульсное напряжение - информационный сигнал.A known method of drilling inclined and horizontal wells, eliminating the use of a separating dielectric insert and including assembling a drilling assembly: a downhole motor, a curved sub, extension pipe, landing gear, inclinometer, drill pipe, ball valve, square, swivel and ground equipment, characterized in that in the drilling assembly after the inclinometer, a lower transceiver antenna is connected through the matching unit to the inclinometer, and in the upper part of the drilling component the ki install an upper transceiver antenna connected through a matching unit and a current collector or directly to ground-based information processing and visualization equipment, and the design of the transceiver antennas is such that when transmitting the information signal from the inclinometer, the lower antenna excites an alternating pulsed electric current through the drilling fluid inside the drilling assembly, reaching the upper antenna and covering it, the current returns along the walls of the column to the lower antenna, forming a closed electric something ring around the upper and lower antennas by exciting the latter alternating pulse voltage - information signal.
При этом приемо-передающую антенну изготавливают в виде двух цилиндров разного диаметра, помещают один в другой и соединяют в торце, в зазор между цилиндрами устанавливают цилиндр из магнитомягкого материала с обмоткой, который закрывают электроизолирующим материалом, внешний цилиндр выполняют по диаметру бурильной трубы с муфтой и ниппелем, а второй торец внутреннего цилиндра изолируют от внешнего цилиндра (пат. РФ №2162521, приор. 17.12.1999 г., опубл. 27.01.2001 г.).In this case, the transceiver antenna is made in the form of two cylinders of different diameters, placed one into the other and connected at the end, a cylinder of magnetically soft material with a winding, which is closed with an electrically insulating material, is installed in the gap between the cylinders, the outer cylinder is made according to the diameter of the drill pipe with a sleeve and nipple, and the second end of the inner cylinder is isolated from the outer cylinder (US Pat. RF No. 2162521, prior. 12/17/1999, publ. 01/27/2001).
Известный способ предусматривает измерение текущих параметров скважины (показания инклинометра) и передачу через блок согласования информационного сигнала на нижнюю приемо-передающую антенну, которая возбуждает переменный электрический ток. Электрический ток идет от внутреннего цилиндра нижней антенны до внутреннего цилиндра верхней антенны и, замыкаясь на стенку буровой колонны, образует токовую петлю вокруг антенн. Токовая петля возбуждает в верхней антенне переменное (импульсное) напряжение, идентичное передаваемому. Этот сигнал через блок согласования и токосъемник или по беспроводному каналу связи поступает в наземную аппаратуру обработки и визуализации информации. Данные, полученные на поверхности, используют для контроля направления бурения и для управления направлением буренияThe known method involves measuring the current parameters of the well (inclinometer readings) and transmitting through the block matching the information signal to the lower transceiver antenna, which excites alternating electric current. Electric current flows from the inner cylinder of the lower antenna to the inner cylinder of the upper antenna and, closing on the wall of the drill string, forms a current loop around the antennas. The current loop in the upper antenna excites an alternating (pulsed) voltage identical to the transmitted one. This signal, through the matching unit and the current collector, or via a wireless communication channel, enters the ground-based information processing and visualization equipment. Data obtained on the surface is used to control the direction of drilling and to control the direction of drilling
Недостаток способа и устройства заключается в том, что способ реализуется при помощи очень сложного устройства. («Верхнюю часть компоновки подсоединяют к нижней при установке достаточного количества бурильных труб») - такая сборка колонны предусматривает однократное исполнение, так как при наращивании колонны требуется каждый раз отцеплять компоновку с верхней антенной. При этом способ предусматривает электроизоляцию всей внутренней поверхности бурильных труб («Способ по п.1, отличающийся тем, что бурильные трубы, кран шаровый и квадрат покрывают внутри изолирующим слоем»), что выполнить крайне сложно.The disadvantage of this method and device is that the method is implemented using a very complex device. (“The upper part of the layout is connected to the bottom when installing a sufficient number of drill pipes”) - this assembly of the string provides a one-time execution, since when building the string it is required to unhook the layout from the upper antenna each time. Moreover, the method provides for the electrical insulation of the entire inner surface of the drill pipe ("The method according to
Известен способ создания электромагнитного канала связи между приемным устройством и датчиком, заключающийся в возбуждении электрического тока в грунтах, окружающих нижнюю часть колонны бурильных труб (колонна), и регистрации наводимой при этом разности потенциалов между верхней и нижней частями колонны, разделенных диэлектрической вставкой. При этом ток наводится при помощи автономной электродвижущей силы (ЭДС) между нижней частью колонны и проводящим коаксиальным кольцом, расположенным непосредственно над долотом и изолированным от колонны (Молчанов А.А., Абрамов Г.С. Бескабельные системы для исследований нефтегазовых скважин (теория и практика). / Под общей редакцией А.А. Молчанова - Москва: ОАО «ВНИИО-ЭНГ», 2003. - 450 с.). (Выбран в качестве прототипа к заявляемому изобретению.)A known method of creating an electromagnetic communication channel between the receiving device and the sensor, which consists in the excitation of electric current in the soil surrounding the lower part of the drill pipe string (string), and registration of the potential difference induced between the upper and lower parts of the string, separated by a dielectric insert. In this case, the current is induced by an autonomous electromotive force (EMF) between the lower part of the column and the conductive coaxial ring located directly above the bit and isolated from the column (Molchanov A.A., Abramov G.S. Cordless systems for researching oil and gas wells (theory and practice). / Under the general editorship of A.A. Molchanov - Moscow: OAO VNIIO-ENG, 2003. - 450 p.). (Selected as a prototype of the claimed invention.)
Недостатками данной технологии являются как необходимость обеспечения надежного соединения с верхней частью колонны изолированным кабелем для съема его потенциала относительно нижней части, что не всегда технологично и/или надежно, так и наличие разделительной диэлектрической вставки, что ухудшает механическую прочность колонны.The disadvantages of this technology are both the need to ensure reliable connection to the upper part of the column with an insulated cable to remove its potential relative to the lower part, which is not always technologically and / or reliable, and the presence of a separation dielectric insert, which impairs the mechanical strength of the column.
Задачей группы изобретений является повышение надежности передачи информации с забоя по электромагнитному каналу связи, расширение области его применения и упрощение конструкции устройства для его осуществления.The objective of the group of inventions is to increase the reliability of the transmission of information from the face through the electromagnetic communication channel, expanding its scope and simplifying the design of the device for its implementation.
Указанная задача решается тем, что в способе передачи информации по электромагнитному каналу связи, включающем возбуждение электрического тока в породе, окружающей нижнюю часть колонны бурильных труб (колонна), при помощи ЭДС автономного генератора, подключенного к колонне, и по изолированному от колонны коаксиальному кольцу (излучающее кольцо), в верхнюю компоновку колонны вводят дополнительное изолированное от колонны коаксиальное кольцо (измерительное кольцо) и с этого кольца осуществляют съем величины переменного потенциала напряжения, наводимого в породе текущим током, генерируемым излучающим кольцом, при этом величину потенциала модулируют управляемой в соответствии с кодированной забойной информацией ЭДС автономного генератора.This problem is solved by the fact that in the method of transmitting information through an electromagnetic communication channel, including the excitation of electric current in the rock surrounding the lower part of the drill pipe string (string), using an EMF of an autonomous generator connected to the string, and through a coaxial ring isolated from the string ( radiating ring), an additional coaxial ring (measuring ring), isolated from the column, is introduced into the upper layout of the column and the variable voltage potential is taken from this ring of the current induced in the rock by the current generated by the emitting ring, while the magnitude of the potential is modulated by the emf of the autonomous generator controlled in accordance with the downhole encoded information.
Заявляется устройство для реализации способа, содержащее автономный генератор, проводящее коаксиальное изолированное от колонны бурильных труб (колонна) кольцо (излучающее кольцо), установленное в нижней части колонны, и устройство кодирования и управления ЭДС автономного генератора, а также блок регистрации и декодирования получаемой информации возбуждения электрического тока в колонне и в породе, окружающей колонну, при этом в верхнюю компоновку колонны введено дополнительное проводящее коаксиальное изолированное от колонны кольцо (измерительное кольцо), установленное с возможностью регистрации изменения напряжения между этим измерительным кольцом и колонной.A device for implementing the method is disclosed, comprising an autonomous generator conducting a coaxial ring (emitting ring) isolated from the drill pipe string (string) installed in the lower part of the string, and an autonomous generator EMC encoding and controlling device, as well as a unit for recording and decoding the obtained excitation information electric current in the column and in the rock surrounding the column, while an additional conductive coaxial ring isolated from the column is introduced into the upper arrangement of the column o (measuring ring), installed with the possibility of recording voltage changes between this measuring ring and the column.
Отличительные признаки заявленного способа и устройства от известных технических решений заключаются в следующем.Distinctive features of the claimed method and device from known technical solutions are as follows.
В способе по пат. 2162521 передача сигналов осуществляется при помощи катушки («устанавливают цилиндр из магнитомягкого материала с обмоткой») с током, проходящим по трубе, то есть это электромагнитное возбуждение.In the method according to US Pat. 2162521 signal transmission is carried out using a coil ("install a cylinder of magnetically soft material with a winding") with a current passing through the pipe, that is, this is electromagnetic excitation.
В заявляемом способе подают электрический переменный потенциал непосредственно на изолированное от трубы излучающее кольцо.In the inventive method, an electric alternating potential is applied directly to the emitting ring isolated from the pipe.
Прием сигнала (в верхней антенне) по пат. 2162521 также осуществляется при помощи катушки (аналогично п.1).Reception of a signal (in the upper antenna) according to US Pat. 2162521 is also carried out using a coil (similar to item 1).
В заявляемом способе - это опять же изолированное от трубы измерительное кольцо.In the claimed method is again a measuring ring isolated from the pipe.
В пат. 2162521 регистрируется переменная ЭДС, наводимая замкнутым током в бурильной трубе и буровом растворе в катушке «из магнитомягкого материала с обмоткой», в нашем случае мы регистрируем в измерительном кольце переменный потенциал, наводимый в породе вблизи колонны бурильных труб относительно ее поверхности текущим в пласте током, который генерируется излучающим кольцом.In US Pat. 2162521, the EMF variable is recorded, induced by a closed current in the drill pipe and drilling fluid in the coil “made of soft magnetic material with a winding”, in our case we register in the measuring ring an alternating potential induced in the rock near the drill pipe string relative to its surface by the current flowing in the formation, which is generated by a radiating ring.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления передачи информации с забоя скважины.Figure 1 presents a schematic diagram of a device for transmitting information from the bottom of the well.
На фиг.2 показано расположение измерительного и излучающего колец на металлической колонне.Figure 2 shows the location of the measuring and radiating rings on a metal column.
Устройство содержит: колонну бурильных труб 1, в верхней части которой установлено измерительное кольцо 2, а в нижней части - излучающее кольцо 3, а также скважинный датчик 4 с модулем кодирования полезного сигнала (общеизвестно), установленные непосредственно над долотом 5, автономный генератор 6, подключенный к излучающему кольцу 3 и колонне 1. Измерительное кольцо 2 установлено с возможностью регистрации изменения напряжения между этим измерительным кольцом и колонной - поз.7. Измерительное и излучающее кольца установлены на изоляторах 8 на металлической колонне 1. Устройство содержит блок регистрации и декодирования получаемой информации возбуждения электрического тока в колонне и в породе (общеизвестно и на фигуре не показано). Обозначение «В» - направление тока в породе, «А» - направление тока к измерительному кольцу 2 относительно колонны 1.The device comprises: a
Суть способаThe essence of the method
На забое бурящейся скважины с помощью автономного генератора 6, подключенного к излучающему кольцу 3, в толщу окружающих скважину пород подают модулированный полезным сигналом от скважинного датчика 4 ток «В», который генерирует переменную разность потенциалов в породе вокруг колонны, которая регистрируется при помощи измерительного кольца 2 относительно той же колонны (Фиг.1).At the bottom of the well being drilled using an autonomous generator 6 connected to the
Форма снимаемой с излучающего кольца 2 разности потенциалов определяется модулем кодирования скважинного датчика 4. Таким образом, полезным сигналом служит изменение напряжения между измерительным кольцом 2 и колонной 1, являющейся функцией переменного тока, текущего в окружающей колонну толще пород, генерируемой переменной ЭДС автономного генератора 6 при помощи излучающего кольца 3.The shape of the potential difference removed from the
Для этого осуществляют съем информации (измерение разности потенциалов Δφ) между измерительным кольцом 2 и колонной 1. Разность потенциалов Δφ наводится токами «В» в породе и/или промывочной жидкости при помощи генераторной ЭДС, модулированной полезным сигналом скважинного датчика 4 на излучающем кольце 3:To do this, information is collected (measuring the potential difference Δφ) between the
где I - ток между измерительным кольцом и нижней частью колонны,where I is the current between the measuring ring and the bottom of the column,
R - входное сопротивление измерительного устройства.R is the input impedance of the measuring device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109658/03A RU2537717C2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013109658/03A RU2537717C2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013109658A RU2013109658A (en) | 2014-09-10 |
RU2537717C2 true RU2537717C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=51539844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013109658/03A RU2537717C2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2537717C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU141555A1 (en) * | 1958-05-24 | 1960-11-30 | С.Я. Литвинов | A device for conducting geophysical surveys in drilling wells |
SU616606A1 (en) * | 1976-05-06 | 1978-07-25 | Предприятие П/Я Р-6481 | Electric logging probe |
US7388380B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-06-17 | Schlumberger Technology | While-drilling apparatus for measuring streaming potentials and determining earth formation characteristics and other useful information |
US20110000713A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for drilling using drilling fluids |
WO2011043851A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Deep evaluation of resistive anomalies in borehole environments |
RU2449120C2 (en) * | 2006-12-28 | 2012-04-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Complex instrument for specific resistance electrode measuring and electro-magnetic distant measuring |
-
2013
- 2013-03-04 RU RU2013109658/03A patent/RU2537717C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU141555A1 (en) * | 1958-05-24 | 1960-11-30 | С.Я. Литвинов | A device for conducting geophysical surveys in drilling wells |
SU616606A1 (en) * | 1976-05-06 | 1978-07-25 | Предприятие П/Я Р-6481 | Electric logging probe |
US7388380B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-06-17 | Schlumberger Technology | While-drilling apparatus for measuring streaming potentials and determining earth formation characteristics and other useful information |
RU2449120C2 (en) * | 2006-12-28 | 2012-04-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Complex instrument for specific resistance electrode measuring and electro-magnetic distant measuring |
US20110000713A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for drilling using drilling fluids |
WO2011043851A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Deep evaluation of resistive anomalies in borehole environments |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МОЛЧАНОВ А.А. и др., Бескабельные измерительные системы для исследований нефтегазовых скважин (теория и практика), ОАО "ВНИИОЭНГ", 2004, с.19-24, рис.1.2 и 1.4 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013109658A (en) | 2014-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2359120C2 (en) | Methods, device and systems for receiving of information about geological formation by means of sensors, installed on casing pipe in borehole | |
EP1953570B1 (en) | A downhole telemetry system | |
US6788263B2 (en) | Replaceable antennas for subsurface monitoring apparatus | |
US10100634B2 (en) | Devices and methods to communicate information from below a surface cement plug in a plugged or abandoned well | |
EP0964134A2 (en) | Power and signal transmission using insulated conduit for permanent downhole installations | |
US6445307B1 (en) | Drill string telemetry | |
US9567849B2 (en) | Telemetry antenna arrangement | |
US10185049B2 (en) | Electro-magnetic antenna for wireless communication and inter-well electro-magnetic characterization in hydrocarbon production wells | |
CN105189922A (en) | Drill string inground isolator housing in an MWD system and method | |
US10539009B2 (en) | Short range data transmission in a borehole | |
RU2537717C2 (en) | Method for data transfer from well via electromagnetic communication line and device to this end | |
RU2229733C2 (en) | Geophysical telemetring system to transmit hole data | |
RU2475644C1 (en) | Method of reception and transmission of data from well bottom to surface by electromagnetic communication channel by rock using superconducting quantum interference device | |
RU2272132C2 (en) | Method for information transmission from well to surface | |
RU2279542C2 (en) | Downhole information transmission device | |
RU57822U1 (en) | TELEMETRIC SYSTEM COIL FOR DRIVING INFORMATION WHILE DRILLING AND PRODUCING OIL OR GAS | |
RU2162521C1 (en) | Method of drilling the inclined and horizontal wells | |
AU2019290985B2 (en) | Downhole transfer system | |
RU62985U1 (en) | DEVICE FOR TRANSMISSION OF INFORMATION FROM BOTTOM AT THE Mouth OF THE WELL BY THE TRANSFORMATION METHOD | |
RU69148U1 (en) | TELEMETRIC SYSTEM COIL WITH MAGNETIC COMMUNICATION CHANNEL | |
RU104624U1 (en) | DEVICE FOR TRANSFER OF INFORMATION FROM A WELL TO A SURFACE | |
RU2287684C2 (en) | Receiving coil of telemetric system, transferring information by magnetic flow via column of pipes | |
JP2001273580A (en) | In-drilling pipe remote measurement transmitter, in- drilling pipe remote measuring method, and its system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190305 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220401 |