RU2585617C1 - Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи - Google Patents
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585617C1 RU2585617C1 RU2015110367/03A RU2015110367A RU2585617C1 RU 2585617 C1 RU2585617 C1 RU 2585617C1 RU 2015110367/03 A RU2015110367/03 A RU 2015110367/03A RU 2015110367 A RU2015110367 A RU 2015110367A RU 2585617 C1 RU2585617 C1 RU 2585617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- communication channel
- electronics unit
- electromagnetic communication
- electromagnetic
- comparator
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 abstract 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001538234 Nala Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин в процессе бурения с использованием телеметрических систем, основанных на электромагнитном канале передачи данных. Техническим результатом является увеличение достоверности и скорости передачи данных по электромагнитному каналу связи за счет использования более высоких частот при ведении работ в неблагоприятных для прохождения гидроимпульса условиях. Предложен ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, содержащий блок электроники, включающий дифференциальный усилитель, соединенный с компаратором через фильтр низких частот и блок автоматического регулирования усиления. При этом блок электроники дополнен контроллером, соединенным с компаратором, источником постоянного тока и усилителем мощности сигнала, блок электроники одной стороной соединен с турбогенератором через верхнюю крестовину и диэлектрическую вставку, а другой стороной - с удлинителем блока электроники, замыкающим контакт с нижней крестовиной, и установлен в корпус генератора и корпус изолятора. 2 ил.
Description
Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин в процесс бурения с использованием телеметрических систем, основанных на электромагнитном канале передачи данных. Техническим результатом является увеличения достоверности и скорости передачи данных по электромагнитному каналу за счет использования более высоких частот на тех же глубинах, а также возможность бурения в условиях неблагоприятных для прохождения гидроимпульса: при бурении пневматическим способом, использовании пенообразных материалов или газированных растворов.
Известна забойная телеметрическая система с электромагнитным каналом связи. Телеметрическая система содержит электрический разделитель колонны, генератор переменного тока, электронный передающий блок, связанный с генератором через верхний электрический разъем под силовой кабель. За генератором установлены герметичный модуль автономного питания, выполненный в виде системы батарей, и измерительные модули. Скважинная аппаратура соединена с генератором и электронным передающим блоком через нижний слаботочный электрический разъем. Электрический разделитель колонны образует диполь, к верхнему электроду которого ведет силовой электрический кабель (Патент RU 2278256, класс Е21В 47/00, Е21В 47/12, приоритет 09.03.2005 г.).
Буровой раствор приводит в действие ротор генератора, обеспечивающего энергией электронные модули забойной телеметрической системы. Вырабатываемый электрический ток через разъем по силовым кабелям поступает в электронный передающий блок, модулируется и по силовому кабелю передается на верхний электрод диполя. Данные о забойных параметрах, получаемые в скважинной аппаратуре, поступают в электронный передающий блок через слаботочный разъем в нижней части генератора по информационным проводам, размещенным в полом валу генератора. Затем информационные сигналы передаются по электромагнитному каналу связи в наземное приемное устройство.
Недостатком известной забойной телеметрической системы является сильное затухание электромагнитной волны в горной породе с увеличением глубины скважины, кроме того высокий уровень помех от бурового наземного оборудования (верхний силовой привод, буровые насосы) снижает уровень достоверности сигнала даже на небольших глубинах.
Известен ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, содержащий 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 (Патент RU 2305183, класс Е21В 47/12, приоритет 14.09.2005 г., прототип пункт 1).
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.
Недостатком известного ретрансляционного модуля является низкая надежность и скорость передачи данных ввиду использования гидравлического канала связи на положительных импульсах. Наличие комбинированного канала связи (электромагнитный и гидравлический каналы) ведет к усложнению и удорожанию конструкции. Кроме того, для детектирования гидравлического канала необходимо дополнительное наземное оборудование особо чувствительное к малейшим перепадам давления промывочной жидкости. Также данный ретранслятор не эффективен при неблагоприятных для прохождения гидроимпульса условиях бурения.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и скорости передачи данных от телеметрической системы на основе электромагнитного канала в процессе бурения, ведение работ при неблагоприятных для прохождения гидроимпульса условиях.
Задача решается тем, что при снижении регистрационных характеристик электромагнитного сигнала, принимаемого от телеметрической системы, в состав компоновки бурильной колонны включают ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи содержит блок электроники, включающий дифференциальный усилитель, фильтр низких частот, блок автоматического регулирования усиления и компаратор. Блок электроники дополнен контроллером, источником постоянного тока, усилителем мощности сигнала. Сверху блок электроники соединен с турбогенератором через верхнюю крестовину и диэлектрическую вставку, снизу соединен с удлинителем блока электроники, замыкающим контакт с нижней крестовиной, и установлен в корпус генератора и корпус изолятора.
На фиг. 1 представлен ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи в разрезе.
На фиг. 2 изображена схема блока электроники.
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи содержит корпус генератора 1 соединенный с корпусом изолятора 2, которые включаются в состав компоновки бурильной колонны, внутри которых турбогенератор 3 расположен на верхней крестовине 4 с Т-образным пазом 5, предотвращающим радиальное перемещение. Осевое перемещение блокирует удлинитель блока электроники 6, который устанавливается в нижнюю крестовину 7, и поджимная пружина 8 с набором дистанционных колец 9, которые при свинчивании фиксирует ниппель бурильной трубы. Для уменьшения вибрационных воздействий на турбогенераторе 3 и блоке электроники 10 установлены амортизирующие центраторы 11. При прохождении тока верхняя крестовина 4 и корпус генератора 1 образуют верхнюю дипольную антенну, а нижняя крестовина 7 и нижняя часть корпуса изолятора 2 образуют нижнюю дипольную антенну. Турбогенератор 3 содержит ракету генератора 12, внутри которой, на валу 13, установлен шнек 14. Диэлектрическая вставка 15 соединяет турбогенератор 3 с блоком электроники 10. Блок электроники 10 содержит дифференциальный усилитель 16 (фиг. 2), соединенный с входом фильтра низких частот 17, выход которого подключен к входу блока автоматического регулирования усиления 18, соединенного с входом компаратора 19. К входу контроллера 20 подведены выходы компаратора 19 и источника постоянного тока 21. Выход контроллера 20 соединен с входом усилителя мощности сигнала 22.
В процессе монтажа ретрансляционного модуля для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи подъем корпуса генератора 1 и корпуса изолятора 2 осуществляется при помощи хомута, который фиксируют в проточке для подъема 23. Установку и фиксацию внутренней части модуля осуществляют за счет монтажного отверстия 24.
Принцип работы
В процессе бурения скважины при уменьшении соотношения сигнал/шум ниже порогового в компоновку бурильной колонны включают ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Принцип действия данного устройства основан на измерении тока, протекающего по компоновке бурильной колонны, наведенного диполем телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Буровой раствор приводит в действие шнек 14, который раскручивает вал 13 турбогенератора 3, обеспечивающий энергией блок электроники 10. Электромагнитный сигнал от телеметрической системы через верхнюю крестовину 4, нижнюю крестовину 7 и удлинитель блока электроники 6 создают импульс тока на входе в дифференциальный усилитель 16 блока электроники 10 в виде разности потенциалов. Полученный сигнал через фильтр низких частот 17, блок автоматической регулировки усиления 18 и компаратор 19 подается на вход контроллера 20, который запитан от источника постоянного тока 21. Не изменяя модуляцию и кодировку сигнала, полученного от телеметрической системы, контроллер 20, через усилитель мощности сигнала 22, ретранслирует сигнал посредством верхней и нижней дипольных антенн, разделенных диэлектрическим слоем корпуса изолятора 2.
Предложенное решение позволяет повысить достоверность и скорость передачи данных от телеметрической системы за счет использования ретрансляционного модуля на основе электромагнитного канала связи взамен более медленного гидравлического канала. Также при использовании ретрансляционного модуля телеметрическая система, на основе электромагнитного канала связи может работать на более высокой частоте, обеспечивая большую скорость передачи данных. Кроме того, электромагнитный канал связи особенно эффективен в условиях, неблагоприятных для прохождения гидроимпульса: при бурении пневматическим способом, использовании пенообразных материалов или газированных растворов.
Claims (1)
- Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, содержащий блок электроники, включающий дифференциальный усилитель, соединенный с компаратором через фильтр низких частот и блок автоматического регулирования усиления, отличающийся тем, что блок электроники дополнен контроллером, соединенным с компаратором, источником постоянного тока и усилителем мощности сигнала, блок электроники одной стороной соединен с турбогенератором через верхнюю крестовину и диэлектрическую вставку, а другой стороной - с удлинителем блока электроники, замыкающим контакт с нижней крестовиной, и установлен в корпус генератора и корпус изолятора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015110367/03A RU2585617C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015110367/03A RU2585617C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2585617C1 true RU2585617C1 (ru) | 2016-05-27 |
Family
ID=56096228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015110367/03A RU2585617C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585617C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110939483A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-03-31 | 华中科技大学 | 一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013349A1 (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Weatherford/Lamb, Inc. | Drill string telemetry with insulator between receiver and transmitter |
| RU2190097C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная организация "Новые Технологии Нефтедобычи" | Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения |
| RU49898U1 (ru) * | 2005-07-11 | 2005-12-10 | ООО НПП "Промгеосервис" | Бескабельная телеметрическая система |
| RU2305183C2 (ru) * | 2005-09-14 | 2007-08-27 | Ооо "Битас" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
| RU2347904C1 (ru) * | 2007-05-10 | 2009-02-27 | Николай Николаевич Галкин | Скважинный прибор телеметрической системы |
| RU85193U1 (ru) * | 2009-01-19 | 2009-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| RU90124U1 (ru) * | 2009-08-19 | 2009-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| RU136085U1 (ru) * | 2013-08-28 | 2013-12-27 | Ооо "Битас" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| RU2536596C1 (ru) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Геопласт Телеком" | Устройство электропитания и передачи забойной информации |
| WO2015031973A1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | Evolution Engineering Inc. | Transmitting data across electrically insulating gaps in a drill string |
-
2015
- 2015-03-23 RU RU2015110367/03A patent/RU2585617C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000013349A1 (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Weatherford/Lamb, Inc. | Drill string telemetry with insulator between receiver and transmitter |
| RU2190097C2 (ru) * | 2000-12-04 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная организация "Новые Технологии Нефтедобычи" | Телеметрическая система для каротажа в процессе бурения |
| RU49898U1 (ru) * | 2005-07-11 | 2005-12-10 | ООО НПП "Промгеосервис" | Бескабельная телеметрическая система |
| RU2305183C2 (ru) * | 2005-09-14 | 2007-08-27 | Ооо "Битас" | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) |
| RU2347904C1 (ru) * | 2007-05-10 | 2009-02-27 | Николай Николаевич Галкин | Скважинный прибор телеметрической системы |
| RU85193U1 (ru) * | 2009-01-19 | 2009-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| RU90124U1 (ru) * | 2009-08-19 | 2009-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИТАС" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| RU136085U1 (ru) * | 2013-08-28 | 2013-12-27 | Ооо "Битас" | Телеметрическая система с электромагнитным каналом связи |
| WO2015031973A1 (en) * | 2013-09-05 | 2015-03-12 | Evolution Engineering Inc. | Transmitting data across electrically insulating gaps in a drill string |
| RU2536596C1 (ru) * | 2013-12-11 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Геопласт Телеком" | Устройство электропитания и передачи забойной информации |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110939483A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-03-31 | 华中科技大学 | 一种盐穴储气库的井下信号无线传输系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10570726B2 (en) | Detection of downhole data telemetry signals | |
| US10428646B2 (en) | Apparatus for downhole near-bit wireless transmission | |
| US6177882B1 (en) | Electromagnetic-to-acoustic and acoustic-to-electromagnetic repeaters and methods for use of same | |
| CA2703417C (en) | Instrumentation of appraisal well for telemetry | |
| US7126492B2 (en) | Electromagnetic borehole telemetry system incorporating a conductive borehole tubular | |
| US9970288B2 (en) | Receiving apparatus for downhole near-bit wireless transmission | |
| RU2351759C1 (ru) | Устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи | |
| CA2891591C (en) | Method and apparatus for multi-channel downhole electromagnetic telemetry | |
| EA039498B1 (ru) | Оптимизация передачи скважинных данных с помощью наддолотных датчиков и узлов | |
| US5959548A (en) | Electromagnetic signal pickup device | |
| US9995134B2 (en) | Electromagnetic pulse downhole telemetry | |
| RU2378509C1 (ru) | Телеметрическая система | |
| RU2305183C2 (ru) | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи (варианты) | |
| RU2585617C1 (ru) | Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным каналом связи | |
| US10215020B2 (en) | Mud motor with integrated MWD system | |
| RU169710U1 (ru) | Устройство скважинной телеметрии бурового комплекса | |
| RU2549622C2 (ru) | Забойная телеметрическая система с наддолотным модулем и способ беспроводной передачи ее данных на земную поверхность | |
| RU2643395C1 (ru) | Телеметрическая система с комбинированным бескабельным каналом связи для передачи данных в процессе бурения скважин | |
| RU2475644C1 (ru) | Способ передачи и приема информации с забоя скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи по породе с использованием сквид-магнитометра | |
| RU2494250C1 (ru) | Способ передачи информации по электромагнитному каналу связи при эксплуатации скважины и устройство для его осуществления | |
| RU2243377C1 (ru) | Способ и устройство для контроля забойных параметров в экранирующих пластах с высокой проводимостью | |
| RU2309249C2 (ru) | Забойная телеметрическая система с проводным каналом связи | |
| RU2194161C2 (ru) | Телеметрическая система контроля забойных параметров | |
| RU2426878C1 (ru) | Способ передачи забойной информации | |
| RU2193656C1 (ru) | Забойная телеметрическая система для работы в экранирующих пластах с высокой проводимостью |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180324 |