ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2010 года по МПК E21B47/12 E21B47/00 

Данное изобретение относится к промысловой геофизике и связано с системой дипольной передачи для применения на забое нефтяных и газовых скважин.

В процессе бурения нефтяной скважины зачастую желательно забуривать первый интервал скважины вертикально с поверхности. Когда ствол располагается вблизи нефтеносного пласта, то наклонная скважина бугрится в наклонном или горизонтальном направлении.

В процессе бурения необходимо замерять направление отклонения ствола или бокового ствола и передавать данные на поверхность. Также зачастую требуется замерять и передавать на поверхность иную информацию, связанную с физическими условиями ствола скважины, такими как температура, давление и.т.д.

В случае, если пластовое сопротивление от забоя до поверхности является средним (обычно 0.5-20 Ом-метров), токи, подаваемые на забой, обычно распространяются до поверхности, где они улавливаются электродами, установленными в землю и подсоединенными к верхней части бурильной колонны.

Если сопротивление пласта очень высокое или очень низкое в толще пласта около или выше изолирующего переходника, подаваемые токи в пласт могут не распространяться до поверхности с достаточной силой, необходимой для определения сигнала.

Известна телеметрическая система (Свидетельство на полезную модель РФ №21416, МПК Е21В 47/00, публ. 2002 кг), содержащая приемно-обрабатывающую аппаратуру, внутрискважинный прибор, диполь, кабель.

Недостатком этой системы является то, что по мере увеличения глубины ствола уменьшается сигнал на поверхности, становясь в некоторых случаях очень слабым для уверенного определения.

Наиболее близким устройством является забойная телеметрическая система (Патент РФ №2140539, МПК Е21В 47/12, публ. 1999 кг), содержащая внутрискважинный модуль, состоящий из нижней части с измерительными первичными преобразователями и верхней содержащей блок питания и привод с электрическим диполем, наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, проводной канал связи.

Недостатком этого устройства является возможность получения недостоверной, неточной информации, поскольку отсутствует контроль соединения в посадочном месте верхней и нижней части внутрискважинного модуля. Кроме того, данное устройство не обеспечивает непрерывность работы, поскольку система работает только в процессе бурения.

Задачей предлагаемого устройства является устранение указанных недостатков, создание телеметрической системы, позволяющей повысить точность измерений, достоверность получаемой информации, дальности и скорости передачи информации в реальном времени в процессе бурения вне зависимости от глубины скважины и электрического сопротивления пород. Кроме того, устройство позволяет осуществлять работу на депрессии.

Для этого телеметрическую систему, содержащую внутрискважинный модуль, состоящий из нижней части с измерительными первичными преобразователями и верхней содержащей блок питания, кабельный приемник, привод с электрическим диполем, наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, проводной канал связи, предложено снабдить дополнительным модулем, содержащим беспроводной приемник, а нижнюю часть скважинного модуля снабдить беспроводным передатчиком, немагнитным переходником с седлом и блоком питания, при этом немагнитный переходник закрепить на верхнем торце нижней части внутрискважинного модуля, дополнительный модуль разместить между верхней и нижней частями внутрискважинного модуля, соединить посредством проводного канала связи с верхней частью скважинного модуля, а другой его торец выполнить с возможностью взаимодействия с седлом немагнитного переводника.

На фиг.1 представлена компоновка верхней части скважинного модуля для передачи электрическим диполем; на фиг.2 - схематичная компоновка дополнительного модуля и нижней, забойной, части скважинного модуля.

Скважинный модуль телеметрической системы состоит из верхней части 1, содержащей блок питании 2, привод с электрическим диполем 3, кабельный приемник 4. Под приемником 4 закреплен кабельный зажим 5, соединенный с кабелем 6. Верхняя часть 1 закреплена на изолирующем переводнике 7, который передает данные на поверхность. Верхняя часть телеметрической системы соединена с утяжеленной бурильной трубой (УБТ)-8 и установлена высоко в стволе скважины над любым пластом с низким или высоким сопротивлением, который может заблокировать передачу токов. Также установка вверху изолирующего переводника 7 позволяет преодолеть ограничения по глубине для электрического диполя 3. Во время бурения наклонно-направленной скважины или бокового ствола глубина изолирующего переводника увеличивается только за счет длины бокового ствола или наклонно-направленной скважины. Посыл сигнала на поверхность осуществляется посредством подачи низкочастотного фазомодулированного напряжения через изолирующий переводник 7.

Кабельный приемник 4 посредством проводного канала связи, включающего длинный кабель 6, при расключении в верхней части с кабельной головкой подсоединен к кабельному зажиму 5. Нижняя часть кабеля 6 соединена с корпусом кабельного зажима 10, соединенного с дополнительным модулем 9. Последний содержит приемник беспроводной связи 11, который способен принимать данные с беспроводного передатчика 12, установленного в нижней части 13 скважинного модуля. Приемник беспроводной связи 11 запитывается через кабель 6 от блока питания 2 (батареи) верхней части 1 скважинного модуля. В качестве беспроводного приемника и беспроводного передатчика может быть использована передача: магнитным, акустическим способами с помощью известных методов, как Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, 3G и другие виды беспроводной связи.

Нижняя часть 13 скважинного модуля содержит передатчик беспроводной связи 12, немагнитный переводник 14, батарею 15, измерительные первичные преобразователи 16, в состав которых входят датчики инклинометрии, гамма-датчики, т.д.. Кроме того, в немагнитном переводнике 14 установлены датчики давления 17. Данные компоненты соединены с УБТ 8. Нижняя часть скважинного модуля закрыта резьбовой заглушкой 18. Система содержит приемно-обрабатывающую аппаратуру 19 с приемной антенной 20, принимающей сигнал от изолирующего переводника 7.

В процессе бурения данные телеметрии от измерительных первичных преобразователей 16 передаются в виде электрического сигнала на беспроводной передатчик 12, который их декодирует и передает на беспроводной приемник 11, установленный в нижней части кабеля 6. Интервал передачи между беспроводным передатчиком 12 и приемником 11 составляет обычно 20 см в соединенном состоянии и до нескольких метров в разъединенном. Такой короткий интервал возможен путем спуска приемника 11 на кабеле 6 до тех пор, пока он механически не зафиксируется в седле немагнитного переводника 14. После получения информации беспроводной приемник 11 повторно передает информацию по кабелю 6 на кабельный приемник 4 верхней части скважинного модуля 1.

Когда беспроводной приемник 11 и беспроводной передатчик 12 соединены вместе, то их принимающая и передающая антенны располагаются вблизи друг от друга. Это позволяет осуществлять надежную передачу сигналов при наличии сильной вибрации от бурения. Близкое соединение двух антенн также позволяет осуществлять надежную передачу сигнала в магнитной обсадной колонне. Расположение антенн далеко друг от друга способствует сильному затуханию передаваемого сигнала. Данные передаются наверх по кабелю 6 и записываются в память, а затем передаются на поверхность посредством сигналов через установленный наверху изолирующий переводник 7.

На поверхности приемная антенна 20 определяет электрический сигнал, генерированный токами из пласта, посредством электрического напряжения, подаваемого по забойному изолирующему переводнику 7. Для дальнейшего вывода информации на дисплей сигнал поступает в наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру 19, где он фильтруется и усиливается.

Добавление нескольких кабельных каналов устраняет какие-либо ограничения по глубине для системы передачи диполем и позволяет использовать стандартные кабельные соединения многоразового применения.

Предлагаемая телеметрическая система обеспечивает бесперебойную работу и непрерывный цикл передачи информации на поверхность, позволяет работать в скважинах на больших глубинах, наклонных и горизонтальных скважинах, а также в скважинах небольшого диаметра.

Данное изобретение относится к промысловой геофизике и связано с системой дипольной передачи данных с забоя нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение точности получаемой из скважины информации, скорости передачи информации в реальном времени в процессе бурения вне зависимости от глубины, диаметра скважины и электрического сопротивления пород. Телеметрическая система содержит скважинный модуль, состоящий из нижней части с измерительными первичными преобразователями и верхней содержащей блок питания, кабельный приемник, привод с электрическим диполем, наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру и проводной канал связи. Кроме того, она снабжена дополнительным модулем, содержащим беспроводной приемник. Нижняя часть скважинного модуля снабжена беспроводным передатчиком, немагнитным переводником с седлом и блоком питания. При этом немагнитный переводник закреплен на верхнем торце нижней части скважинного модуля. Дополнительный модуль размещен между верхней и нижней частями скважинного модуля и соединен посредством проводного канала связи с верхней частью скважинного модуля, а другой его торец выполнен с возможностью взаимодействия с седлом немагнитного проводника. 2 ил.

Телеметрическая система, содержащая скважинный модуль, состоящий из нижней части с измерительными первичными преобразователями и верхней, содержащей блок питания, кабельный приемник и привод с электрическим диполем, наземную приемно-обрабатывающую аппаратуру, проводной канал связи, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным модулем, содержащим беспроводной приемник, а нижняя часть скважинного модуля снабжена беспроводным передатчиком, немагнитным переводником с седлом и блоком питания, при этом немагнитный переводник закреплен на верхнем торце нижней части скважинного модуля, дополнительный модуль размещен между верхней и нижней частями скважинного модуля, соединен посредством проводного канала связи с верхней частью скважинного модуля, а другой его торец выполнен с возможностью взаимодействия с седлом немагнитного переводника.