СКВАЖИННАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ, И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ Российский патент 2017 года по МПК E21B47/13 G01V3/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в общем относится к электромагнитной телеметрии и, в частности, к скважинной телеметрической системе, в которой электроизоляционный материал расположен вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны для расширения диапазона телеметрической системы, увеличения скорости телеметрии и/или понижения скважинных требований электропитания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Электромагнитные телеметрические системы используют в скважинных операциях для передачи и приема электромагнитных сигналов для различных целей. Электромагнитный телеметрический передатчик запускает электрический сигнал в буровую трубу посредством создания разности потенциалов по участку воротника бура, присоединенного к буровой трубе, или посредством запуска тока на бурильную колонну через тороид, расположенный вокруг участка бурильной колонны.

Однако при нахождении электромагнитного передатчика внутри обсадной трубы потери сигнала могут быть повышены в результате перехода тока на трубе к обсадной трубе, таким образом запуская часть сигнала к обсадной трубе, но также замыкая часть сигнала вдоль обсадной трубы. Кроме того, и, в частности, при наличии прямого контакта между любой частью трубы и обсадной трубой движение бурильной колонны может вызывать прерывистый контакт и, следовательно, образовывать существенный уровень шума в телеметрическом сигнале. Кроме того, при прохождении сигнала вверх и вниз по трубе и/или обсадной трубе, по существу, обеспечивается его ослабление в результате утечки тока в пласт, окружающий скважину. В результате сигнал, принятый приемником на поверхности или в скважине, может быть ослаблен до такой степени, что отношение сигнал-шум не является достаточно высоким для обеспечения надежной передачи данных даже на скорости передачи данных, составляющей несколько бит в секунду.

Как следует из указанного ранее, в данной области техники существует необходимость в затратоэффективном способе, обеспечивающем расширение диапазона телеметрической системы и/или предотвращение цепей короткого замыкания через буровой раствор и в обсадной трубе или непосредственно в обсадной трубе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1А и 1В изображена буровая установка и электромагнитная телеметрическая система 10 в соответствии по меньшей мере с одним приведенным в качестве примера вариантом реализации настоящего изобретения; и

На фиг. 2А, 2В и 2С показаны графики, иллюстрирующие улучшения сигнала в результате добавления электроизоляционного материала выше и/или ниже запускающего ток устройства в соответствии по меньшей мере с одним приведенным в качестве примера вариантом реализации настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже подробно описаны показанные на чертежах варианты реализации и соответствующие способы настоящего изобретения, которые могут быть использованы в скважинной телеметрической системе, в которой электроизоляционный материал расположен вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны. В целях ясности понимания не все признаки фактического осуществления или способов могут быть описаны в настоящем описании. Также под «приведенными в качестве примера» вариантами реализации, описанными в настоящем описании, следует понимать варианты реализации настоящего изобретения. Следует понимать, что при усовершенствовании любого такого конкретного варианта реализации могут быть предприняты различные конкретные решения, подходящие для достижения конкретных целей разработчика, таких как соответствие ограничениям, связанным с системой или с коммерческой деятельностью, которые могут изменяться от одного варианта реализации к другому. Кроме того, следует понимать, что такая попытка усовершенствования может оказаться сложной и отнимет много времени, но, тем не менее, она может предоставить специалистам возможность использования преимуществ этого изобретения. Другие аспекты и преимущества различных вариантов реализации и соответствующих способов осуществления изобретения будут понятны из следующего описания и чертежей.

В соответствии с данным описанием приведенные в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают расширение диапазона электромагнитной телеметрической системы при нахождении системы внутри обсаженного или необсаженного участка скважины. Для решения этой задачи электроизоляционный материал применяют на скважинной колонне непосредственно выше и/или непосредственно ниже запускающего электрический ток устройства (например, втулочный узел с зазором или тороид) или приемника. В других вариантах реализации электроизоляционный материал может также покрывать запускающее ток устройство или приемник. Соответственно, при запускании электрического сигнала запускающим ток устройством в буровую трубу электроизоляционный материал предотвращает непосредственно переход тока к обсадной трубе или через буровой раствор, таким образом предотвращая цепи короткого замыкания через обсадную трубу и/или утечку электрического тока в пласт, или снижая степень их интенсивности, при отсутствии обсадной трубы вокруг передатчика, таким образом улучшая диапазон и/или понижая отношение сигнал-шум телеметрической системы, и/или понижая требуемое системой электропитание. Кроме того, в вариантах реализации, в которых используется скважинный приемник, электроизоляционный материал обеспечивает уменьшение утечки тока из скважинной колонны к обсадной трубе или пласту во время операций нисходящей передачи данных.

В конкретных приведенных в качестве примера вариантах реализации электроизоляционный материал представлен по меньшей мере одним листом материала, обернутым вокруг забойного устройства или буровой трубы посредством использования клейкой подложки. В других вариантах реализации, например, может также быть использован электроизоляционный расширяющийся материал или различные покрытия. В результате обеспечивается увеличение диапазона электромагнитной телеметрической системы изнутри и снаружи участка, имеющего покрытие, приблизительно на расстояние электроизолированной трубы. Таким образом, скорость передачи данных электромагнитной телеметрической системы может также быть увеличена без необходимости добавления промежуточных станций.

На фиг. 1А и 1В изображена буровая установка 12 и электромагнитная телеметрическая система 10 в соответствии по меньшей мере с одним приведенным в качестве примера вариантом реализации настоящего изобретения. В области техники известно, что электромагнитная телеметрическая система 10 образует и/или принимает электромагнитные волны в забое скважины. Электромагнитная телеметрическая система 10 содержит забойное устройство 14, запускающее ток устройство 16 (например, втулочный узел с зазором), и участок 18 трубчатого элемента (в сочетании именуемый, например, скважинной колонной), которые отходят вниз через обсадную трубу 20 скважины 22. Под используемым в настоящем описании термином «скважинная колонна» следует понимать различные спускные колонны, такие как, например, бурильная колонна, колонна гибких труб, насосно-компрессорная колонна и т.д. В приведенном в качестве примера варианте реализации по фиг. 1А и 1В скважинная колонна представлена бурильной колонной.

Дополнительно, электромагнитная телеметрическая система 10 содержит приемник 24, электрически связанный с заземлением 26, а также может содержать по меньшей мере одну промежуточную станцию (не показано) вдоль трубчатого элемента 18 по требованию. В целом электромагнитная телеметрическая система 10 обеспечивает передачу данных посредством запуска тока низкой частоты (между приблизительно 1 и 30 Гц, например) вдоль трубчатого элемента 18. Сигналы, связанные с током, затем определяются приемником 24 на поверхности, где измеряется разность потенциалов между буровой установкой 12 и заземлением 26. В этом приведенном в качестве примера варианте реализации электромагнитная телеметрическая система 10 может функционировать, например, в режиме носителя фазно-модулированных сигналов, режиме позиционно-импульсной модуляции или в режиме мультиплексирования с ортогональным частотным разделением, или в различных других режимах модуляции, понятных специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

Для образования тока, передаваемого электромагнитной телеметрической системой 10, запускающее электрический ток устройство 16 примыкает к забойному устройству 14 (или может образовывать часть забойного устройства 14). В первом приведенном в качестве примера варианте реализации запускающее электрический ток устройство 16 выполнено в качестве электрического ключа между забойным устройством 14 и трубчатым элементом 18, который эффективно превращает скважинную колонну в большую антенну. В приведенном в качестве примера варианте реализации по фиг. 1А втулочный узел с зазором выполняет функцию электрического ключа или антенны. Таким образом, между забойным устройством 14 и трубчатым элементом 18 образуется разность электрических потенциалов, в результате образуется передаваемый ток. В данной области техники известно, что втулочный узел с зазором является электроизолирующим соединением, выполненным с возможностью выдерживать высокие нагрузки на скручивание, изгиб, вытягивание и сжатие электромагнитной телеметрической системы 10. Однако в других вариантах реализации запускающее электрический ток устройство 16 может являться торойдным устройством, известным в данной области техники. Эти и другие аспекты электромагнитной телеметрической системы 10 будут понятны специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

Также со ссылкой на фиг. 1А и 1В трубчатый элемент 18 был опущен через устройство 28 для предотвращения выброса вниз скважины 22 и через обсадную трубу 20. Как было указано ранее, в этом приведенном в качестве примера варианте реализации трубчатый элемент 18 представлен буровой трубой, образующей часть бурильной колонны; однако в других вариантах реализации трубчатый элемент 18 может быть представлен, например, колонной гибких труб или насосно-компрессорной колонной, используемой для некоторых других операций. Однако трубчатый элемент 18 отходит вниз к запускающему ток устройству 16, связанному с забойным устройством 14. Буровая коронка 30 расположена на дальнем конце забойного устройства 14. Буровая коронка 30 выполнена с возможностью поворота посредством различных способов, включающих, например, трубчатый элемент 18 или гидравлический забойный двигатель. В этом приведенном в качестве примера варианте реализации забойное устройство 14 содержит центральный вычислительный блок (не показан) и электромагнитный телеметрический передатчик 32, содержащий электронные схемы, необходимые для считывания, обнаружения и передачи электромагнитных сигналов через запускающее ток устройство 16, в дополнение к осуществлению других операций забойного устройства 14, известных в данной области техники.

В конкретных приведенных в качестве примера вариантах реализации электромагнитной телеметрической системы 10 электроизоляционный материал 34 применяют вокруг по меньшей мере одного участка бурильной колонны (трубчатый элемент 18 или забойное устройство 14) выше и/или ниже запускающего ток устройства 16. В другом варианте реализации электроизоляционный материал 34 необязательно является идеальным изолятором; а сопротивление электроизоляционного материала 34 не меньше чем на два порядка величины превышает сопротивление текучей среды (бурового раствора, например), используемой во время скважинной операции. Кроме того, в конкретных вариантах реализации также необходимо исключить промежуток между электроизоляционным материалом 34 вдоль трубчатого элемента 18 или забойного устройства 14. Однако электроизоляционный материал 34 может являться одним из множества материалов, таких как, например, расширяющийся материал, покрытие, изготовленное литьем под давлением, лента, рукав, стабилизатор, покрытие, нанесенное напылением высокоскоростным кислородно-топливным способом, анодированные слои и т.д. Расширяющийся материал может являться, например, одним из таких материалов, как используемые в системах Swell Technology™, производимые Патентообладателем настоящего изобретения, компанией Halliburton Energy Services, Co., Хьюстон, штат Техас. Дополнительно, расширяющийся материал может быть выбран на основании типа раствора (на основании нефти или воды, например) таким образом, чтобы обеспечивать расширение расширяющегося материала на забойном устройстве 14 и/или трубчатом элементе 18 при контакте с буровым раствором, и приклеивание к нему.

Как описано ранее, электроизоляционный материал 34 применяют по меньшей мере на одном участке скважинной колонны (т.е. трубчатый элемент 18 и забойное устройство 14) выше и/или ниже запускающего ток устройства 16. В одном варианте реализации электроизоляционный материал 34 применяют непосредственно выше и/или ниже запускающего ток устройства 16, как показано на фиг. 1А и 1В. Однако в других вариантах реализации электроизоляционный материал 34 может быть также расположен вдоль всего трубчатого элемента 18 по требованию. В конкретных приведенных в качестве примера вариантах реализации электроизоляционный материал 34 может быть применен в качестве ленты, обмотанной вокруг по меньшей мере одного участка забойного устройства 14, проходящего в скважину 22. Электроизоляционная лента может быть приклеена вдоль скважинной колонны посредством ее смачивания такой текучей средой (буровым раствором, например), которая будет использована для обеспечения ее расширения. Однако в других вариантах реализации клейкая подложка может быть использована на ленте для ее приклеивания к скважинной колонне. Приведенные в качестве примера изолирующие ленты могут быть представлены, например, расширяющимися материалами, покрытыми клеем каучуком, силоксановым каучуком, тефлоном, полиэфирными ленками, полимидными лентами, полимерными листами (полиэтилен, например). Однако в конкретных вариантах реализации использование полиэтилена будет ограничено температурой, приблизительно составляющей 115°С, так как обычная температура плавления полиэтиленовой пластмассы приблизительно составляет 120°С. Кроме того, ширина ленты может составлять от одного фута до нескольких футов, а толщина может составлять долю дюйма (1/8 дюйма, например).

В альтернативном варианте реализации электроизоляционный материал 34 может быть изготовлен в форме рукава, внутренний диаметр которого незначительно превышает наружный диаметр муфты-ниппеля забойного устройства 14 или трубчатого элемента 18. В одном примере электроизоляционный рукав применен вдоль скважинной колонны, проходящей в скважину 22. Электроизоляционный рукав может быть удержан на месте во время размещения различными способами, такими как, например, посредством применения зажимов или ленты для удержания электроизоляционного рукава на месте до начала расширения расширяющегося материала. Альтернативно, электроизоляционный рукав может размещаться с прилеганием вокруг участка скважинной колонны, достаточным для его удержания на месте до начала расширения. Дополнительно, участки электроизоляционного рукава могут быть смочены буровым раствором, таким образом обеспечивая расширение участка рукава и приклеивание к скважинной колонне. Однако после размещения, при вступлении электроизоляционного рукава в контакт с буровой текучей средой, обеспечивается активация расширения расширяющегося материала на поверхности забойного устройства 14 или трубчатого элемента 18, таким образом, обеспечивая приклеивание к нему. Расширяющийся материал может быть выбран, например, на основании типа используемого бурового раствора, что будет понятно специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

Кроме того, также со ссылкой на фиг. 1А и 1В, электроизоляционный материал 34 может быть применен по меньшей мере к одному участку трубчатого элемента 18 посредством применения любого описанного в настоящем описании способа. Такой вариант реализации обеспечит сведение к минимуму потерю тока во время передачи вдоль трубчатого элемента 18. В известных телеметрических системах ток, проходящий вверх по скважинной колонне и обсадной трубе, имеет склонность перехода от скважинной колонны/обсадной трубы в землю, что приводит к потере сигнала. Однако посредством применения этого альтернативного варианта реализации настоящего изобретения, в котором по меньшей мере один участок трубчатого элемента 18 изолирован выше запускающего ток устройства 16, обеспечено уменьшение количества тока, уходящего в землю вдоль трубчатого элемента 18, в результате чего увеличено количество тока, возвращающегося по скважинной колонне вверх и достигающего поверхности, что в результате обеспечивает сигнал большей амплитуды. В конкретных вариантах реализации электроизоляционный материал 34 может быть использован вдоль только забойного устройства 14, только трубчатого элемента 18 или вдоль забойного устройства 14 и трубчатого элемента 18.

Дополнительно, еще в одном альтернативном варианте реализации текучая среда, имеющая электрическое сопротивление, может быть нагнетена в скважину 22 для способствования электроизоляции электромагнитной телеметрической системы от обсадной трубы 22. Такая текучая среда может быть представлена буровым раствором и/или добавками текучей среды, добавленными в текучую среду. Еще в одном варианте реализации текучая среда, имеющая электрическое сопротивление, может быть использована без электроизоляционного материала 34, что будет понятно специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

Несмотря на то, что на фиг. 1А и 1В это не показано, приведенные в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения могут быть использованы в телеметрических системах нисходящей передачи данных, в которых может быть использован только скважинный приемник. Как известно в области техники, электромагнитная телеметрическая система 10 может содержать приемник на месте запускающего ток устройства 16, используемого для приема сигналов, передаваемых от поверхности через трубчатый элемент 18. Такой вариант реализации может содержать или не содержать электромагнитный телеметрический передатчик 32. В таких вариантах реализации приемник может быть выполнен в виде, например, втулочного узла с зазором или тороида, как описано ранее. Однако в отличие от описанных в настоящем описании предыдущих вариантов реализации, вместо этого приемник будет обеспечивать прием и расшифровку сигнала для осуществления некоторых операций внутри забойного устройства 14. В таких вариантах реализации расположение электроизоляционного материала 34 вокруг по меньшей мере одного участка трубчатого элемента 18 обеспечит уменьшение и/или исключение утечки тока от трубчатого элемента 18 в обсадную трубу 20 или в пласт с открытым стволом, что будет понятно специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

Далее будут описаны улучшения, обеспечиваемые добавлением электроизоляционного материала 34 выше и/или ниже запускающего ток устройства 16, со ссылкой на графики на фиг. 2А-2С. На графиках ток проходит на трубчатом элементе 18 и обсадной трубе 20 вдоль различных глубин скважины 22, при этом был применен электроизоляционный материал 34 разной длины. На фиг. 2А изображен ход тока на трубчатом элементе 18 и обсадной трубе 20 в скважине, глубина которой составляет 2800 футов, содержащей буровую трубу, длина которой составляет 2500 футов, обсадную трубу, длина которой составляет 2500 футов, втулочный узел с зазором, длина которого составляет 1 дюйм, расположенный на глубине 1400 футов, и с использованием раствора, удельное сопротивление которого составляет 0,25 Ом⋅метр. Как показано, ток резко переходит с трубы в обсадную трубу 20, исключая доступность существенной части тока в качестве сигнала, вместо этого эффективно замыкая ее обсадной трубой 20.

На фиг. 2В изображен ход тока на трубчатом элементе 18 и обсадной трубе 20 в такой же скважине, как на фиг. 2А, но с электроизоляционным материалом 34, длина которого составляет 400 футов, вдоль забойного устройства 14 ниже втулочного узла с зазором, длина которого составляет 1 дюйм. Удельное сопротивление раствора также составляет 0,25 Ом⋅метр. Как показано, ток также быстро переходит к обсадной трубе 20 при отсутствии электроизоляционного материала 34, однако обеспечивается существенное улучшение уровня сигнала в целом. На фиг. 2С изображен еще один ход тока вдоль скважины, но с изоляционным материалом, длина которого составляет 400 футов, выше и с изоляционным материалом, длина которого составляет 400 футов, Ниже втулочного узла с зазором, длина которого составляет 1 дюйм. Удельное сопротивление раствора также составляет 0,25 Ом⋅метр. Аналогично, ток также быстро переходит к обсадной трубе 20 на участке, на котором заканчивается электроизоляционный материал 34, однако аналогично обеспечивается существенное улучшение уровня сигнала в целом. В приведенной ниже таблице 1 показана сводная информация этих и других уровней сигнала, которые можно наблюдать на поверхности.

Как показано, уровень сигнала в милливольтах находится в первой колонке, уровень сигнала, выраженный в децибелах милливольт, находится во второй колонке, сопротивление раствора находится в третьей колонке, а сводная информация об изоляции находится в четвертой колонке. Хотя ранее указанные примеры относятся к вариантам реализации, использующим передатчики, такие же типы улучшений в отношении сигнал-шум будут присутствовать и в вариантах реализации, использующих скважинные приемники, что будет понятно специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения.

В соответствии с описанным ранее электроизоляционный материал 34 может быть применен на скважинной колонне многими различными способами. Например, электроизоляционный материал 34 может быть применен по меньшей мере на одном участке скважинной колонны во время образования скважинной колонны. Альтернативно, по меньшей мере один участок скважинной колонны может быть изолирован до образования скважинной колонны. Кроме того, приведенные в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения могут быть использованы в необсаженных и обсаженных скважинах. В обсаженных участках скважины электроизоляционный материал 34 обеспечивает уменьшение или предотвращение цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства 16 в обсадную трубу 20. В необсаженных участках скважины электроизоляционный материал 34 обеспечивает уменьшение или предотвращение утечки тока от скважинной колонны в пласт. Соответственно, обеспечивается расширение телеметрического диапазона восходящей или нисходящей передачи данных электромагнитной телеметрической системы 10 на расстояние, приблизительно равняющееся длине примененного изоляционного материала, а также снижение скважинных требований электропитания. Таким образом, во время бурения (или осуществления других операций) обеспечивается эффективная электромагнитная телеметрия с телеметрическим передатчиком, расположенным внутри и снаружи обсадной трубы.

Дополнительно, в вариантах реализации настоящего изобретения, используемых внутри обсаженных скважин, участок скважинной колонны ниже запускающего ток устройства 16 (или приемника) может быть изолирован. Однако в вариантах реализации, используемых вдоль участков скважин, открытых для пласта, участки скважинной колонны выше запускающего ток устройства 16 (или приемником) могут быть изолированы. В последнем варианте реализации может быть определена длина по меньшей мере одного электропроводящего участка пласта вдоль необсаженной скважины, а длину электроизоляционного материала 34 определяют на основании длины электропроводящего пласта. В области техники известно, что расположение электропроводящих пластов может быть определено на основании, например, каротажей сопротивления других скважин рядом со строящейся скважиной, что будет понятно специалистам в данной области техники, намеренным использовать преимущества настоящего изобретения. На основании каротажных данных и планируемой траектории скважины, а также того, на сколько коронка пройдет за пределы электропроводящего пласта в определенное время (в вариантах реализации, использующих бурильную колонну), специалисты в данной области смогут легко определить длину электропроводящего материала, необходимого для применения выше запускающего ток устройства 16 (или приемника). Например, если скважина является вертикальной скважиной и проход коронки запланирован на прохождение 12000 футов в глубину, электромагнитный передатчик расположен на 200 футов выше буровой коронки, а электропроводящий пласт проходит на глубине от 10000 до 11000 футов, то электроизоляционный материал 34, длина которого составляет 1800 футов, может быть расположен выше запускающего ток устройства 16 таким образом, чтобы при прохождении запускающего ток устройства 16 подошвы электропроводящего пласта (т.е. при прохождении глубины, составляющей 11000 футов), между трубчатым элементом 18 и пластом будет обеспечен электроизоляционный материал 34. Однако в любом из этих вариантов реализации по меньшей мере один участок скважинной колонны выше и/или ниже запускающего ток устройства 16 или приемника (не показано) может быть также изолирован.

Согласно одному из примерных вариантов реализации настоящего изобретения предложен способ использования электромагнитной телеметрической системы в скважине, способ включает создание скважинной колонны, содержащей по меньшей мере один трубчатый элемент, прикрепленный к забойному устройству, забойное устройство содержит по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника; применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны; размещение забойного устройства в скважине; осуществление операции электромагнитной телеметрии посредством использования забойного устройства; и использование электроизоляционного материала для уменьшения по меньшей мере одного из: цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства к обсадной трубе или утечки тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины. Осуществляемая операция электромагнитной телеметрии может быть, например, передачей и/или приемом электромагнитных сигналов вдоль системы. Еще один способ также включает применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника. Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает обертывание по меньшей мере одного участка скважинной колонны по меньшей мере одним листом электроизоляционного материала.

Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает расположение изоляционного рукава вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны, изоляционный рукав образован из электроизоляционного расширяющегося материала. Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает применение по меньшей мере одного из: электроизоляционного расширяющегося материала; электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением; электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или электроизоляционного анодированного слоя. Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает: определение длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины; и применение электроизоляционного материала на основании определенной длины.

Согласно другому примерному варианту реализации настоящего изобретения предложена электромагнитная телеметрическая система для использования в скважине, система содержит скважинную колонну, содержащую по меньшей мере один трубчатый элемент, прикрепленный к забойному устройству, забойное устройство содержит по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника; и электроизоляционный материал, расположенный вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны для уменьшения по меньшей мере одного из цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства к обсадной трубе; или утечки тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины. Еще в одном варианте реализации электроизоляционный материал расположен непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника. Еще в одном варианте реализации запускающее электрический ток устройство представлено втулочным узлом с зазором или тороидом. Еще в одном варианте реализации приемник представлен втулочным узлом с зазором или тороидом. Еще в одном варианте реализации электроизоляционный материал представлен по меньшей мере одним листом электроизоляционного материала. Еще в одном варианте реализации электроизоляционный материал представлен изоляционным рукавом. Еще в одном варианте реализации электроизоляционный материал представлен по меньшей мере одним из: электроизоляционного расширяющегося материала; электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением; электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или электроизоляционного анодированного слоя.

Согласно еще одному примерному варианту реализации настоящего изобретения предложен способ использования электромагнитной телеметрической системы в скважине, способ включает: применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны, содержащей по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника; размещение скважинной колонны в скважине; и использование электроизоляционного материала для уменьшения по меньшей мере одного из цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства к обсадной трубе или утечки тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины. Еще один способ также включает применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника. Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает применение по меньшей мере одного из электроизоляционного расширяющегося материала; электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением; электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или электроизоляционного анодированного слоя. Еще в одном способе применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает определение длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины; и применение электроизоляционного материала на основании определенной длины.

В описанном изобретении могут повторяться номерные позиции и/или буквы в различных примерах. Это повторение приведено для упрощения и ясности и явным образом не свидетельствует о связи между различными описанными вариантами реализации и/или конфигурациями. Также, относительные в пространственном отношении термины, такие как «под», «ниже», «нижний», «выше», «верхний» и т.п., могут быть использованы в настоящем описании для простоты описания с целью описания отношения одного элемента или детали к другому элементу или детали (другим элементам или деталям), как показано на чертежах. Следует понимать, что относительные в пространственном отношении термины включают различные ориентации устройства при эксплуатации или в работе в дополнение к изображенной на чертежах ориентации. Например, если на чертежах устройство изображено перевернутым, элементы, описанные как расположенные «ниже» или «под» другими элементами или деталями, будут расположены «выше» других элементов или деталей. Таким образом, приведенный в качестве примера термин «ниже» может включать ориентации выше и ниже. Устройство может иметь другую ориентацию (повернуто на 90 градусов или любую другую ориентацию), а используемые в настоящем описании относительные в пространственном отношении термины следует понимать аналогичным образом.

Несмотря на то, что различные варианты реализации и способы были изображены и описаны, изобретение не ограничивается этими вариантами реализации и способами и включает все модификации и изменения, что будет понятно специалисту в данной области техники, намеренному использовать преимущества настоящего изобретения. Например, по меньшей мере одна промежуточная станция может также образовывать часть телеметрических систем, описанных в настоящем описании, и, в таких случаях, будут применимы такие же принципы изобретения, что будет понятно специалистам в данной области техники. Таким образом, следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными раскрытыми формами. Наоборот, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения скважинных электромагнитных исследований. Предложена скважинная телеметрическая система и способ, в которых электроизоляционный материал расположен выше и/или ниже запускающего электрический ток устройства или приемника вдоль скважинной колонны для расширения диапазона телеметрической системы, увеличения скорости телеметрии и/или понижения скважинных требований электропитания. Технический результат - предотвращение цепей короткого замыкания через буровой раствор и в обсадной трубе или непосредственно в обсадной трубе. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ использования электромагнитной телеметрической системы в скважине, включающий:

создание скважинной колонны, содержащей по меньшей мере один трубчатый элемент, прикрепленный к забойному устройству, которое содержит по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника;

применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны,

причем применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает:

определение длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины; и

применение электроизоляционного материала на основании определенной длины;

размещение забойного устройства в скважине;

осуществление операции электромагнитной телеметрии посредством забойного устройства; и

использование электроизоляционного материала для уменьшения по меньшей мере одного из:

цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства до обсадной трубы; или

утечек тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника.

3. Способ по п. 1, в котором применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает обертывание по меньшей мере одного участка скважинной колонны по меньшей мере одним листом электроизоляционного материала.

4. Способ по п. 1, в котором применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает расположение изоляционного рукава вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны, причем изоляционный рукав образован из электроизоляционного расширяющегося материала.

5. Способ по п. 1, в котором применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает применение по меньшей мере одного из:

электроизоляционного расширяющегося материала;

электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением;

электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или

электроизоляционного анодированного слоя.

6. Электромагнитная телеметрическая система для использования в скважине, содержащая:

скважинную колонну, содержащую по меньшей мере один трубчатый элемент, прикрепленный к забойному устройству, забойное устройство содержит по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника;

средство для определения длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины; и

электроизоляционный материал, расположенный вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны для уменьшения по меньшей мере одного из:

цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства до обсадной трубы; или

утечек тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины,

причем длина электроизоляционного материала зависит от определенной длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины.

7. Система по п. 6, в которой электроизоляционный материал расположен непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника.

8. Система по п. 6, в которой запускающее электрический ток устройство представлено выполнено в виде втулочного узла с зазором или тороида.

9. Система по п. 6, в которой приемник выполнен в виде втулочного узла с зазором или тороида.

10. Система по п. 6, в которой электроизоляционный материал выполнен в виде по меньшей мере одного листа электроизоляционного материала.

11. Система по п. 6, в которой электроизоляционный материал выполнен в виде изоляционного рукава.

12. Система по п. 6, в которой электроизоляционный материал выполнен в виде по меньшей мере одного из:

электроизоляционного расширяющегося материала;

электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением;

электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или

электроизоляционного анодированного слоя.

13. Способ использования электромагнитной телеметрической системы в скважине, включающий:

применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны, содержащей по меньшей мере одно из запускающего электрический ток устройства или приемника,

причем применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает:

определение длины электропроводящего участка пласта вдоль скважины; и

применение электроизоляционного материала на основании определенной длины;

размещение скважинной колонны в скважине; и

использование электроизоляционного материала для уменьшения по меньшей мере одного из:

цепей короткого замыкания от запускающего ток устройства до обсадной трубы; или

утечек тока от скважинной колонны в обсадную трубу или пласт вдоль скважины.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны непосредственно выше или ниже запускающего ток устройства или приемника.

15. Способ по п. 13, в котором применение электроизоляционного материала вокруг по меньшей мере одного участка скважинной колонны включает применение по меньшей мере одного из:

электроизоляционного расширяющегося материала;

электроизоляционного покрытия, изготовленного литьем под давлением;

электроизоляционного покрытия, нанесенного напылением; или

электроизоляционного анодированного слоя.