SU812914A1 - Способ передачи информации побуРильНОй КОлОННЕ B СКВАжиНЕ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к передаче информации беспроводным акустическим каналом св зи по бурильной колонне.

Известны способы передачи информации в многоканальных системах св зи/ основанные на использовании симплексных и дуплексных каналов св зи, в которых примен ют разнесенные по времени и частоте соединени  источников информации 11.

Однако применение этих способов передачи информации в бурении осложн етс  отсутствием широкополосных каналов св зи.

Известен способ передачи забойной информации в процессе бурени  скважин , основанный на использовании в качестве передающей среды колонны бурильных труб, а в качестве носител  информации - упругих колебаний. Дл  этого информаци , получаема  забойными датчиками, преобразуетс  в электрические сигналы и используетс  дл  электрической модул ции высокочастотных колебаний, возбуждающих излучатель упругих колебаний, предназначенный дл  создани  упругих колебаний в колоше бурильных труб Г21

Однако данный способ передачи забойной информации имеет основной суестественный недостаток, заключающийс  в том, что позвол ет только контролировать передаваемую забойную информацию без возможности оперативного управлени  ею в процессе бурени . Кроме того, возбуждение излучател  на фиксированной частоте излучени  обуславливает низкую помехоустойчивость передачи информации вви0 ду изменени  в процессе бурени  передаточных характеристик колонны бурильных труб. Недостатке данного способа  йл етс  также несогласованность частотно-зависимого импеданса излучател , работающего на фиксированной частоте излучени , с измен кхдимис  в процессе бурени  входным частотно-зависимлм импедансом бурильной колонны, что требует дл 

0 передачи сигнала определенного подбора толщины, стенок бурильных труб. Известны также способы передачи информации с забо  скважины, в которых примен етс  обратна  св зь с забоем. С помощью этих способов обеспечиваетс  передача команд .управлени  работой скважинной гшпаратурой и осуществл етс  ее проверка и калибровка. В этом случае возможен также переспрос, если прин тый

с забо  скважины сигнал некоррелирован с. предьадущим З ,

Однако при данном способе точность передачи информации невысока, поскольку передача информации и команд по Ъдному каналу не разделены, что понижает помехозащищенность канала св зи и точйость передачи информации

Цель изобретени  - повышение точности передачи информации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что при использовании акустического симплексного канала св зи между забоем и устьем скважины, передачу информации в каждом направлении ведут с помощью упругих колебаний противоположно пол ризованных типов упругих волн, например продольных и поперечных .

Дл  исключени  взаимного вли ни  электроакустических преобразователей поочередное излучение информационных упругих колебаний электроакустическим забойным преобразователем и их прием наземным осуществл ют в идентичном заданном направлении пол ризации, а излучение управл ющих упругих колебаний - в направлении пол ризации, противоположном режиму наземного приема С целью обеспечени  согласовани  частотных свойств электроакустических преобразователей и колонны бурильных труб осуществл ют фокусирование энергии передаваемых упруг их колебаний путем выполнени  бурильных труб в виде волноводов со спиралевидными прорез ми в теле бурильной трубы, причем шаг спирали и толщину прорезей согласуют с собственной- частотой электроакустического преобразовател  Дл  обеспечени  управлени  процессом бурени  при помощи только электрических преобразователей, расположенных в верхней части бурильной колонны , прием в процессе бурени  осуществл ют на отраженных упругих колебани х , возникающих в столбе промывочной жидкости, в бурильной колонне и в горной породе, а управл ющие упругие колебани  излучают на забой скважины теми же электроакустическими преобразовател ми, расположенными в бурильной колонне и столбе промывочной жидкости..

Основными преимуществами предлага .мого способа по сравнению с известными  вл ютс  следующие:

1.Возможность одновременного беспроводного контрол  и управлени  процессом бурени  скважин, особенно наклонно-направленных и горизонтальных;

2.Возможность оперативного управлени  эффективностью горных пород в процессе бурени  при помощи беспроводного контрол  и регулировани  частотного спектра излучени  упругих колебаний

3. Повышение точности и помехоустойчивости передачимодулированных уругих колебаний за счет согласовани  частотных характеристик электроакустических преобразователей с частотными характеристиками бурильной колонны , выбора направлени  пол ризации и типа акустической модул ции; 4. Контроль забойных информационных параметров при помощи только наземной системы измерений дает возможность осуществл ть управление процессом бурени  применительно к частотным характеристикам разбуризаемых и наход щихс  ниже забо  скважины горных пород и вместе с тем позвол ет повысить эффективность проводки скважин.

На чертеже изображена функциональна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство родержит датчики 1-1п, электрические преобразователи 2-2п, забойный модул тор 3, электроакустический преобразователь 4, бурильную колонну 5, наземный электроакустический преобразователь 6 демодул тор 7, блок 8 управлени  и синхронизации , блок 9 регистрации и отображени  информации, наземный модул тор 10 и забойный регул тор 11.

Устройство,реализующее предлагаемый способ работает следующим образом .

Информационные сигналы, несущие в себе забойную информацию с датчиков 1-1п (где п - число информационных каналов), поступают через преобразователи 2-2ti, преобразующие их в электрические напр жени , на вход забойного модул тора 3. После модул ции заданного типа в блоке 3 модулированные электрические колебани  поступают на вход широкополосного забойного электроакустического преобразовател  4, поочередно работакщего в режиме излучение-прием с регулируемой скважностью посылки информационных сигналов (например, равной 0,1-1 с).

Преобразованные в упругие колебани  модулированные информационные сигналы (продольные, пойеречные или крутильные) поступают на вход канала св зи - бурильной колонны 5. Следуе отметить возможность и акустической гчодул ции передаваемых сигналов путем наложени  при излучении различны типов упругих колебаний продольных, крутильных и др). При этом осуществл етс  согласование частотных свойств излучени  и частотных характеристик бурш1ьной колонны за счет подбора частотных характеристик забойного электроакустического преобразовател  и его выходного акустического импенданса,добива сь максимума излучени  энергии упругих колебаний в бурильную колонну. После прохо щени  упругих информационных сигналов по бурильной колонне 5 осуществл етс  их прием при помощи наземного электроакустического преобразовател  6, также работагацего поочередно в режиме излучение-прием и установленного в верхней части бурильной колонны. Прин тые преобразователем 6, работающим в режиме приема, информационные сигналы после преобразовани  в электрические колебани  поступают на вход демодул тора 7 и далее на вход блока 8 управлени  и синхронизации . В блоке 8 управлени  и синхронизации происходит обработка получаемой забойной информации и формирование командных управл ющих импульсов , посылаемых через наземный модул тор 10 и наземный электроакустический преобразователь 6 в бурильную колонну. Одновременно блок 8 осуществл ет временную синхронизацию всей системы в целом и регулирование скважности информационных и управл ющих импульсов.

После передачи управл ющих упругих импульсов по бурильной колонне 5 происходит их прием забойным электроакустическим преобразователем 4 и после преобразовани  в электрические сигналы поступление их.на вход забойного регул тора 11, осуществл ющего заданное регулирование процессом бурени  скважины (например регулирование процесса, ориентированного забойным отклонителем, или .регулирование частотным спектром излучени  упругих колебаний на забое). Далее цикл измерени  информационных параметров и передачи управл ющих сигналов повтор етс  с регистрацией результатов измерени  в блоке 9 регистрации и отображени  информации .

В случае пол ризации информационных и управл ющих упругих колебаний в противоположных направлени х можно сократить врем  задержки между управл ющими и информационными импульсами и передачу-прием ocyiaecTвл ть практически мгновенно, т.е. в дуплексном режиме.

При работе на отраженных колебани х забойный электроакустический преобразователь 4 из схемы исключаетс . Принимаемые в процессе бурени  наземным электроакустическим преобразователем б упругие колебани , соответствующие в процессе бурени  частотному диапазону взаимодействи  бурового инструмента с горной породой, подаютс  также последовательно в блоки 7 и 8 и через

блок 9 управлени  и синхронизации и модул тор 10 - вновь к преобразователю 6, передающему управл ющие сигналы на изменение забойных условий бурени . Включение в наземную f CHCTerviy измерени  дополнительных

электроакустических преобразователей, установленных в столбе промывочной жидкости и горной породе, позвол ет расширить информационные возможносQ ти предлагаемого способа передачи, в частности опередить координаты забо  и осуществл ть управление забойными услови ми бурени  и по гидравлическому каналу св зи.

Дл  глубин пор дка 10 км и выше,

5 при согласовании частотных характеристик излучени  упругих колебаний с частотными характеристиками бурильной колонны, предусмотрено нар ду с конструктивным выполнением электроQ акустических преобразователей и специальное выполнение бурильных труб в виде волноводов со спиралевидными прорез ми в теле бурильной трубы, причем шаг спиралей и толщину пррре5 зей выбирают из условий согласовани  с собственной частотой электроакустических преобразователей.

Предлагаемый способ особенно эффективен при бурении глубоких и

л сверхглубоких наклонно-направленных и горизонтальных скво1жин большой прот женности.

Claims (3)

1.Милейковский С.Г. Основы многоканальной св зи. М., Св зь, 1974, с. 32-34.

2.Патент США 3588804,кл.340-18, 1971.

3. Вобровников Л.З. и Уварова И.И. Бескабельна  передача информации от скважкйных геофизических приборов при верхглубоком бурении. М., Фонды МГРИ, 1964 (прототип).