СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2016 года по МПК E21B47/12 H04L27/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к системе обеспечения эксплуатации скважины, предназначенной для управления приводным устройством и каротажным прибором в скважине и передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему сбора данных на поверхности по кабелю. Кроме того, изобретение относится к скважинному снаряду.

Уровень техники

В настоящее время при выполнении операций по бурению нефтяных скважин и добыче нефти необходимо большое количество информации, относящейся к параметрам и состоянию скважины. Такая информация обычно содержит характеристики формации, через которую проходит ствол скважины, наряду с размерами и конфигурацией самого ствола скважины. Сбор информации, относящейся к условиям в скважине, который обычно называют «каротаж», можно выполнить несколькими способами.

При обычном каротаже нефтяных скважин с передачей данных по кабелю каротажный зонд, содержащий датчики формации, опускают в ствол скважины, когда пробурена скважина или ее части, и используют для определения некоторых характеристик пластов, через которые проходит ствол скважины. Верхний конец каротажного зонда прикреплен к проводящему кабелю, к которому подвешен зонд а стволе скважины. Питание датчиков и измерительной аппаратуры в зонде подают по проводящему кабелю. Подобным образом измерительная аппаратура передает информацию на поверхность посредством электрических сигналов, передаваемых по кабелю.

Альтернативный способ сбора данных состоит в сборе данных в процессе бурения. Сбор и обработка данных в процессе бурения исключает необходимость извлечения или выключения бурового снаряда для установки каротажного прибора с кабелем. Соответственно, это позволяет бурильщику вносить необходимые изменения или исправления для оптимизации функционирования при минимальной потере времени.

Решения для измерения параметров состояния скважины, включая перемещение и положение бурового снаряда, одновременно с бурением скважины известны как техники «измерения во время бурения», или «MWD». Обычно датчики скважины, используемые в устройствах MWD, расположены в цилиндрической утяжеленной бурильной трубе, расположенной вблизи бурильной головки. В системе MWD затем используют систему телеметрии для передачи получаемых датчиками данных в приемник, находящийся на поверхности.

Существует ряд телеметрических систем, известных из уровня техники, позволяющих передавать информацию о параметрах скважины на поверхность без использования кабеля. Среди них одной из наиболее распространенных телеметрических систем, используемых для MWD, является импульсная система для работы в буровом растворе. Такая система телеметрии создает «акустические» сигналы давления в буровом растворе, циркулирующем под давлением по бурильной колонне в процессе бурения. Информация, получаемая датчиками в скважине, передается путем создания импульсов давления с регулируемыми временными параметрами в потоке бурового раствора. Данную информацию принимает и декодирует преобразователь давления и компьютер на поверхности. Одна из проблем импульсных систем для работы в буровом растворе связана с недостаточной скоростью передачи при большом количестве информации.

Альтернативой импульсной системы для работы в буровом растворе является применение кабеля, используемого также для опускания каротажного прибора в ствол скважины. Была разработана передача данных по кабелю с использованием дискретной многочастотной модуляции (DMT). Такая система обычно содержит приемопередатчик на поверхности, кабель и приемопередатчик в скважине, соединенный с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля. Приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности посредством модуляции DMT для передачи телеметрической информации посредством набора частотных субканалов, предназначенных для линии восходящей связи. Подобным образом приемопередатчик на поверхности осуществляет связь с приемопередатчиком в скважине посредством модуляции DMT для передачи данных посредством набора частотных субканалов, предназначенных для линии нисходящей связи. Число субканалов восходящих и исходящих линий связи предпочтительно переменное, и предпочтительно предусмотрена возможность его изменения в зависимости от режима работы системы. Это позволяет назначать дополнительные субканалы для нисходящей связи при программировании и конфигурировании оборудования скважины и назначать дополнительные субканалы для восходящей связи при нормальных каротажных работах.

Однако, к работе в скважине предъявляются более высокие требования в отношении подаваемой мощности для системы обеспечения эксплуатации скважины. Применение приводных устройств для возможности перемещения в скважине, использование одной или нескольких техник каротажа в одной системе обеспечения эксплуатации скважины и использование, как правило, нескольких различных приводных инструментов, предназначенных для изменения или обслуживания скважины, приводит к значительному повышению потребления энергии в скважине. При увеличении мощности, подаваемой в кабель, необходимо повышенное напряжение для передачи данных посредством модуляции DMT вследствие возрастания уровня помех, создаваемых повышенным напряжением питания. Простое увеличение напряжения для передачи данных в известных системах приводит к большему рассеиванию тепла в электронных устройствах таких систем, что является обычной проблемой для рабочего оборудования скважины, поскольку внутри скважины передача тепла практически невозможна. Повышенное рассеивание тепла ограничивает возможность передачи данных с высокой скоростью при обеспечении высокого уровня мощности для системы обеспечения эксплуатации скважины в известных системах.

Информация является ключевым фактором для достижения рентабельности в нефтяной и газовой промышленности. Чем больше имеется информации, относящейся к положению и миграции структур углеводородов внутри залежи углеводородов, тем более вероятна возможность выявления залежи в оптимальном положении и полное использование ее потенциала. Для этого регулярно создают и устанавливают в кабельные каротажные приборы новые и все более совершенные устройства датчиков так, что возможности передачи информации обычной кабельной телеметрической аппаратуры не отвечают требованиям. Вследствие повышенной потребности в энергии в системах обеспечения эксплуатации скважины желательно также иметь технику осуществления связи, позволяющую поддерживать высокую скорость связи между датчиками в скважине и установкой на поверхности при одновременном обеспечении высокой мощности для системы обеспечения эксплуатации скважины.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является полное или частичное преодоление указанных выше недостатков известного уровня техники. Более конкретно задачей является создание улучшенной системы обеспечения эксплуатации скважины, предназначенной для управления приводным устройством и по меньшей мере одним каротажным прибором и передачи данных от каротажного прибора на поверхность.

Указанные выше задачи вместе с другими многочисленными задачами, преимуществами и признаками, которые очевидны из приведенного ниже описания, выполнены с помощью технического решения согласно настоящему изобретению посредством системы обеспечения эксплуатации скважины, предназначенной для управления приводным устройством и каротажным прибором в скважине и передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему сбора данных на поверхности по кабелю, содержащей:

- приемопередатчик (1) на поверхности,

- кабель,

- приемопередатчик (3) в скважине,

- каротажный прибор,

- приводное устройство,

в которой приемопередатчик в скважине соединен с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля, причем приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов для передачи данных по кабелю, причем на приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор подают питание по кабелю путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста, при этом приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор получают питание по кабелю.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения кабель может представлять собой одножильный кабель.

Согласно другому варианту осуществления изобретения сигнал передачи данных можно модулировать переменным напряжением сигнала предпочтительно больше 30 вольт, более предпочтительно больше 40 вольт, еще более предпочтительно больше 50 вольт.

Более того, модулирующее устройство может быть подключено к схеме питания посредством емкостной связи.

Кроме того, усиление передаваемого сигнала можно выполнять путем широтно-импульсной модуляции посредством транзисторного моста.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения модулирующее устройство может быть подключено к схеме питания посредством емкостной связи.

Кроме того, напряжение питания, приложенное к кабелю на поверхности, может составлять по меньшей мере 600 вольт, предпочтительно по меньшей мере 800 вольт, более предпочтительно по меньшей мере 1000 вольт, еще более предпочтительно по меньшей мере 1200 вольт при потребляемом токе по меньшей мере 4 ампер, предпочтительно по меньшей мере 6 ампер, более предпочтительно по меньшей мере 8 ампер, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 ампер.

Более того, длина кабеля может составлять по меньшей мере 10 километров, предпочтительно по меньшей мере 15 километров, более предпочтительно по меньшей мере 20 километров.

Изобретение также относится к скважинному снаряду, в котором напряжение сигнала может быть модулировано путем широтно-импульсной модуляции посредством транзисторного моста.

Кроме того, модулирующее устройство может быть подключено к схеме питания посредством емкостной связи.

Наконец, напряжение, приложенное к скважинному снаряду, может составлять по меньшей мере 400 вольт, предпочтительно по меньшей мере 500 вольт, более предпочтительно по меньшей мере 600 вольт, еще более предпочтительно по меньшей мере 700 вольт при потребляемом токе по меньшей мере 4 ампера, предпочтительно по меньшей мере 6 ампер, более предпочтительно по меньшей мере 8 ампер, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 ампер.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества более подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, которые предназначены для иллюстрации некоторых неограничивающих вариантов осуществления изобретения и на которых:

на фиг.1 показана система обеспечения эксплуатации скважины согласно изобретению, предназначенная для работы в скважине и сбора информации о характеристиках скважины и пласта,

на фиг.2 показана упрощенная схема передачи данных между компьютером на поверхности и системой обеспечения эксплуатации скважины согласно изобретению,

на фиг.3 показана упрощенная схема этапов передачи данных с использованием кабеля,

на фиг.4 приведена электрическая блок-схема модулятора согласно изобретению,

на фиг.5 показан скважинный снаряд согласно изобретению,

на фиг.6 приведена блок-схема модулятора согласно изобретению,

на фиг.7 показан вид в поперечном разрезе одножильного кабеля.

Все чертежи являются схематическими и выполнены не обязательно с соблюдением масштаба, при этом на них показаны только те детали, которые необходимы для разъяснения изобретения, другие детали не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана система 100 обеспечения эксплуатации скважины, предназначенная для управления приводным устройством 5 и каротажным прибором 4 и передачи данных от каротажного прибора 4 на поверхность по кабелю 2. Скважинный снаряд 6 показан погруженным в скважину с буровой установки или судна 101 посредством кабеля 2. Судно 101 содержит опускное средство 103 типа подъемного крана. Опускное средство 103 соединено со скважинным снарядом 6 посредством кабеля 2 для опускания бурового снаряда 6 в обсадную колонну 102 скважины 104. На фиг.2 показана схема системы 100 обеспечения эксплуатации скважины, предназначенной для управления приводным устройством 5 и каротажным прибором 4 в скважине и передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему 105 сбора данных на поверхности по кабелю 2. Система 100 содержит приемопередатчик 1 на поверхности, предназначенный для отправки и приема данных по кабелю 2 на приемопередатчик 3 в скважине и от приемопередатчика 3 в скважине, соединенного с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля 2, причем приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста, при этом напряжение сигнала модулируют широтно-импульсной модуляцией посредством транзисторного моста. Это позволяет одновременно обеспечить большую мощность и высокую скорость передачи данных по кабелю без вероятности наличия большого рассеивания тепла в скважине. Скважинный снаряд 6 содержит приводное устройство 5, используемое для перемещения скважинного снаряда 6 в скважине 104 посредством колес 51, взаимодействующих с обсадной колонной 102 скважины 104. Скважинный снаряд 6 дополнительно содержит каротажный прибор 4 для сбора информации о характеристиках.

Каротажный прибор 4 выполнен с возможностью сбора информации о характеристиках пласта, окружающего скважину 104, информации о состоянии обсадной колонны 102 скважины 104 или других конструкций в скважине, таких, как клапаны или элементы жесткости обсадной колонны 102. Система 100 обеспечения эксплуатации скважины содержит приводное устройство 5 и по меньшей мере один каротажный прибор 4, каждый из которых получает питание по кабелю 2. Поскольку время является очень важным фактором при эксплуатации нефтяных скважин, особенно нефтяных скважин, удаленных от берега, из-за очень высокой стоимости эксплуатации нефтяных платформ и судов, всегда необходимо тщательно рассчитывать рабочее время в скважине. Работы с использованием приводного инструмента в скважине, например, инструмента для очистки ствола скважины, и перемещение таких инструментов в скважине 104 посредством приводного устройства 5 выполняют все больше и больше, и они требуют большой мощности и, следовательно, высокого напряжения, предусмотренного для скважинных снарядов 6. Кроме того, в скважине также широко используют группу каротажных приборов 4 для сбора информации о характеристиках пласта, окружающего скважину 104, или состоянии обсадной колонны 102, и существует ряд способов передачи данных от таких приборов.

Переход от бурового снаряда 6, содержащего приводные инструменты, к буровому снаряду, содержащему каротажные приборы, и наоборот, требует времени и является дорогостоящей операцией, а потому ее следует избегать. Одновременная работа энергоемких инструментов и передача каротажных данных с высокой скоростью передачи данных проблематична вследствие повышенного уровня помех, возникающих при приложении высокого напряжения к кабелю 2. Однако использование модуляции с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) для передачи данных по кабелю 2 согласно данному изобретению обеспечивает одновременно высокую скорость передачи данных и возможность подачи высокого напряжения. Таким образом, для системы 100 обеспечения эксплуатации скважины согласно изобретению не требуется компромисса между скоростью передачи данных и подачи питания в скважину.

Для удовлетворительной работы приводному устройству 4 необходимо высокое напряжение, и вследствие значительного ослабления напряжения, прикладываемого к кабелю, при работе с очень длинными кабелями, обычно более 10 километров, а в некоторых случаях и более 15 километров, прикладываемое на поверхности напряжение должно быть достаточно большим, если необходимо высокое напряжение в скважине. Например, если в скважине необходимо напряжение 600 вольт, то возможно, что прикладываемое на поверхности напряжение из-за ослабления в кабеле будет достигать 1200 вольт. Поэтому для работы с высоким напряжением системы обеспечения эксплуатации скважины необходимо высокое напряжение V2 питания на поверхности, для чего, в свою очередь, необходимо высокое напряжение V1 сигнала с тем, чтобы обеспечить достаточное отношение сигнал-шум при высоких скоростях передачи данных. Таким образом, в системе 100 обеспечения эксплуатации скважины согласно изобретению обычно возможно использование сигнала S1 передачи данных, модулированного высоким переменным напряжением V1 сигнала, например, использование напряжения сигнала 50 вольт и напряжения питания 1200 вольт. Если необходимое напряжение V2 ниже, то достаточно наличие более низкого напряжения V1 сигнала, и наоборот.

На фиг.3 показана упрощенная схема применения кабеля 2 для передачи данных. Каротажный прибор 4 обеспечивает поток битов, который преобразуют в аналоговый сигнал посредством электрических схем, содержащих такие компоненты, как цифроаналоговые преобразователи (DAC), квадратурные амплитудные модуляторы (QAM) и/или широтно-импульсные модуляторы (PWM), после чего аналоговый сигнал передают по кабелю 2. На поверхности аналоговый сигнал получают из кабеля 2 и после этого снова преобразуют в цифровой поток битов посредством электрических схем, содержащих такие компоненты, как цифроаналоговые преобразователи (DAC), квадратурные амплитудные модуляторы (QAM) и/или широтно-импульсные модуляторы (PWM), после чего цифровой сигнал подают в средство обработки, например, в компьютер.

На фиг.4 показана более подробная схема согласно изобретению, модулирующая сигнал в скважинном снаряде 6, причем схема может быть расположена в каротажном приборе 4 или в другом месте скважинного снаряда 6 и может быть электрически подключенной одним концом к кабелю 2, а другим концом к прибору 4. Прибор 4 подключен к модулирующей схеме 300 через интерфейс 301 прибора и цифровой сигнальный процессор (DSP) 302 интерфейса прибора. DSP 302 интерфейса прибора, как вариант, может быть подключен к модулирующей схеме 300 через универсальный асинхронный приемник/передатчик (UART). Модулирующая схема 300 содержит модулирующий DSP 303, подключенный к DSP 302 интерфейса прибора для выполнения двух задач. Во-первых, при приеме сигнала от прибора 4, то есть при приеме каротажных данных, модулирующий DSP 303 обеспечивает обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) сигнала и передает (Тх) полученную информацию на передающие схемы 304 и далее на средство 305 нормирования сигнала и далее снова в кабель 2. Во-вторых, задача модулирующего DSP 303 состоит в том, что при приеме (Rx) сигналов, поступающих из кабеля 2, сигнал из кабеля проходит через приемное средство 308 нормирования сигнала на усилитель 307, после чего поступает на аналого-цифровой преобразователь (ADC), который выполняет конвертацию сигнала. Затем модулирующий DSP 303 преобразует принимаемый сигнал с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT) и символьной таблицы QAM для конвертации сигнала в поток битов для передачи в процессор DSP 302 интерфейса прибора и далее в прибор 4 для управления прибором. Возможно параллельное соединение передающей части 303, 304, 305 и приемной части 303, 306, 307, 308 модулирующей схемы 300, как показано на фиг.4.

На фиг.5 показан вариант реализации модулирующего устройства 400, содержащего DC/DC преобразователь 401, подающий модулирующее напряжение, и транзисторный полумост 402, выполненный с возможностью модуляции сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM), поступающего в кабель 2, при приеме управляющего сигнала от транзисторного DSP 403. Модулирующее устройство 400 защищено от высокого напряжения питания посредством емкостной связи 404. Преимущество использования емкостной связи 404 в схеме данного типа состоит в том, что распространенной заменой емкостной связи является индуктивная связь. Индуктивная связь по сравнению с емкостной связью 404 при использовании в скважине имеет недостатки, связанные с большим рассеиванием тепла вследствие необходимости обеспечения высокого тока для скважинного снаряда 6. Кроме того, индуктивная связь для больших токов имеет большие габариты по сравнению с емкостной связью, что также является недостатком для скважинного оборудования. Применение транзисторного моста 402 для модуляции PWM позволяет исключить использование линейных или близких к линейным усилителей. Линейные усилители предпочтительно использовать в случае, когда необходим ровный сигнал, например, в высококачественных звуковых усилителях. Однако линейный усилитель рассеивает больше тепла, чем транзисторный мост с модуляцией PWM, что является недостатком для скважинного оборудования, особенно при модуляции высоких напряжений, необходимых при большой длине кабелей из-за большого ослабления напряжения в кабеле, например, при модуляции напряжения V2 питания, равного 600 вольт, напряжением V1 сигнала, равным 50 вольт, модулирующим напряжение V2 от 575 вольт до 625 вольт при использовании транзисторного полумоста 402. Транзисторный мост 402 принимает управляющий сигнал, модулированный PWM, от транзисторного DSP 403. Напряжение V1 сигнала обеспечивает DC/DC преобразователь 401, оно заземлено посредством заземляющего соединения 406, например, соединения с обсадной колонной или с шасси прибора 4.

При работе в скважине с системой 100 обеспечения эксплуатации скважины согласно изобретению к кабелю 2 прикладывают на поверхности очень большое напряжение V2 питания, предпочтительно по меньшей мере 600 вольт, более предпочтительно по меньшей мере 800 вольт, еще более предпочтительно по меньшей мере 1000 вольт, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1200 вольт при потребляемом токе по меньшей мере 4 ампера, предпочтительно по меньшей мере 6 ампер, более предпочтительно по меньшей мере 8 ампер, наиболее предпочтительно по меньшей мере 10 ампер. Такое высокое напряжение необходимо для управления приводным устройством 5, известным также под названием скважинный трактор. Скважинный трактор обычно используют для перемещения длинного бурового снаряда, например, такого, какой показан на фиг.6, содержащего каротажные приборы 4 и другие инструменты, например, регуляторы насоса, инструменты для очистки ствола скважины, фрезерные инструменты и так далее, поэтому необходимо большое количество энергии для одновременной работы всех или нескольких инструментов и приводного устройства 5.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения длина кабеля составляет по меньшей мере 10 км, предпочтительно по меньшей мере 15 км, более предпочтительно по меньшей мере 20 км. Изобретение, в частности, актуально при работе с кабелями 2, имеющими очень большую длину из-за высокого ослабления сигналов в длинных кабелях, что увеличивает необходимость использования высоких напряжений с тем, чтобы получить высокую выходную мощность в скважине.

На фиг.6 показан скважинный снаряд 200, выполненный с возможностью соединения с кабелем 2 и содержащий модулирующее устройство 400, подключенное к каротажному прибору 4 и приводному устройству 5.

На фиг.7 в поперечном разрезе показан вид одножильного кабеля 21. Одножильный кабель 21 содержит внутренний проводник 22, окруженный эластичным трубчатым изоляционным слоем 24, выполненным, например, из тефлона, вокруг которого расположен внешний слой 25, часто называемый оболочкой или слоем оболочки. Снаружи оболочки 25 вокруг кабеля намотан трубчатый проводящий экран, содержащий группу обратных проводников 23. Трубчатый проводящий экран иногда называют броней кабеля, так как он защищает кабель. Более того, одножильный кабель, например, подобный изображенному на фиг.7, содержит два слоя брони, содержащих группу обратных проводников 23, при этом один слой намотан в одном направлении, а второй намотан в другом (на фиг.7 не показано) так, что при скручивании кабеля происходит одновременное ослабление одного слоя и сжатие другого слоя, что повышает прочность кабеля. В других одножильных кабелях функцию обратного проводника выполняет отдельный коаксиальный экранирующий слой. При работе в условиях скважины применение одножильных кабелей 21 дает ряд важных преимуществ по сравнению с использованием кабелей с несколькими проводниками. Одножильный кабель 21 широко используют в оборудовании нефтяных и газовых месторождений и поэтому он легко доступен и не требует больших затрат на площадках, где предполагается использование системы 100 обеспечения эксплуатации согласно изобретению. Более того, при эксплуатации удаленных от берега буровых площадок и особенно скважин на большой глубине надежность скважины зависит от защиты от перепада давления между стволом скважины и морской водой. Такая защита обычно содержит головку тавотонагнетателя для герметизации скважины при работах с кабелями. Размер головки тавотонагнетателя пропорционален толщине кабеля, который необходимо герметизировать, при этом чем толще кабель, тем сложнее обеспечить герметизацию скважины посредством головки тавотонагнетателя, причем наряду с техническими трудностями растет стоимость кабеля и головки тавотонагнетателя. Кроме того, часть смазки в виде утечки из головки тавотонагнетателя попадает в окружающую морскую среду, причем утечки также пропорциональны толщине кабеля, и, следовательно, при более толстом кабеле происходит большее загрязнение морской среды.

Под флюидом или скважинным флюидом понимается любой тип флюида, который может присутствовать в нефтяной или газовой скважине, например, природный газ, нефть, буровой раствор, сырая нефть, вода и так далее. Под газом понимается любой тип газового состава, присутствующий в скважине, законченной или не закрепленной обсадными трубами, а под нефтью понимается любой тип нефтяного состава, например, сырая нефть, нефтесодержащий флюид и так далее. Таким образом, в состав газа, нефти и воды могут входить другие элементы или вещества, которые не являются газом, нефтью и/или водой, соответственно.

Под обсадной колонной понимается любой тип трубы, трубчатого элемента, трубопровода, хвостовика, колонны труб и так далее, используемый в скважине для добычи нефти или природного газа. Под обсадной колонной также понимается обсадная колонна-хвостовик.

В случае, если инструмент не может быть полностью погружен в обсадную колонну, для проталкивания инструментов полностью до нужного положения в скважине можно использовать скважинный трактор. Скважинный трактор может представлять собой любой тип приводного устройства, посредством которого можно толкать или тянуть инструменты в скважине, например, Well Tractor®.

Хотя изобретение описано на примере предпочтительных вариантов осуществления, специалисту в данной области очевидно, что возможны модификации данного изобретения, не выходящие за пределы правовой охраны изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к системе обеспечения эксплуатации скважины и может быть использовано для передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему сбора данных на поверхности по кабелю. Система содержит приемопередатчик на поверхности, кабель, приемопередатчик в скважине, каротажный прибор и приводное устройство. Приемопередатчик в скважине соединен с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля. Приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов для передачи данных по кабелю путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста. Приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор получают питание по кабелю. Кроме того, изобретение относится к скважинному снаряду. Технический результат - повышение скорости связи между датчиками в скважине и установкой на поверхности при одновременном обеспечении высокой мощности для системы обеспечения эксплуатации скважины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система (100) обеспечения эксплуатации скважины, предназначенная для управления приводным устройством (5) и каротажным прибором (4) в скважине и передачи каротажных данных по меньшей мере от одного каротажного прибора в систему (105) сбора данных на поверхности по кабелю (2), содержащая:
- приемопередатчик (1) на поверхности,
- кабель,
- приемопередатчик (3) в скважине,
- каротажный прибор,
- приводное устройство,
в которой приемопередатчик в скважине соединен с приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля, причем приемопередатчик в скважине осуществляет связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов для передачи данных по кабелю путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста, при этом приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор получают питание по кабелю.

2. Система обеспечения эксплуатации скважины по п.1, в которой кабель представляет собой одножильный кабель (21).

3. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой сигнал (S1) передачи данных модулируют переменным напряжением (V1) сигнала предпочтительно больше 30 вольт, более предпочтительно больше 40 вольт, еще более предпочтительно больше 50 вольт.

4. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой модулирующее устройство (400) подключено к схеме (405) питания посредством емкостной связи (404).

5. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой усиление передаваемого сигнала (S1) выполняют путем широтно-импульсной модуляции посредством транзисторного моста (402).

6. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой модулирующее устройство подключено к схеме питания посредством емкостной связи.

7. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой напряжение (V2) питания, приложенное к кабелю на поверхности, составляет по меньшей мере 600 вольт, предпочтительно по меньшей мере 800 вольт, более предпочтительно по меньшей мере 1000 вольт, еще более предпочтительно по меньшей мере 1200 вольт при потребляемом токе по меньшей мере 4 ампера, предпочтительно по меньшей мере 6 ампер, более предпочтительно по меньшей мере 8 ампер, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 ампер.

8. Система обеспечения эксплуатации скважины по любому из пп.1 или 2, в которой длина кабеля составляет по меньшей мере 10 километров, предпочтительно по меньшей мере 15 километров, более предпочтительно по меньшей мере 20 километров.

9. Скважинный снаряд (200), содержащий приемопередатчик в скважине, предназначенный для соединения приемопередатчиком на поверхности посредством кабеля и осуществляющий связь с приемопередатчиком на поверхности с использованием мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов для передачи данных по кабелю путем модуляции подаваемого в кабель сигнала с широтно-импульсной модуляцией (PWM) посредством транзисторного моста, при этом приводное устройство и по меньшей мере один каротажный прибор получают питание по кабелю, причем напряжение (V1) сигнала модулировано путем широтно-импульсной модуляции посредством транзисторного моста.

10. Скважинный снаряд по п.9, в котором модулирующее устройство подключено к схеме питания посредством емкостной связи.

11. Скважинный снаряд по любому из пп.9 или 10, в котором напряжение, приложенное к скважинному снаряду, составляет по меньшей мере 400 вольт, предпочтительно по меньшей мере 500 вольт, более предпочтительно по меньшей мере 600 вольт, еще более предпочтительно по меньшей мере 700 вольт при потребляемом токе по меньшей мере 4 ампера, предпочтительно по меньшей мере 6 ампер, более предпочтительно по меньшей мере 8 ампер, еще более предпочтительно по меньшей мере 10 ампер.