Телеметрическая система контроля забойных параметров процесса бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B44/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к контролю и управлению процессом бурения скважин с передачей информации по беспроводному каналу связи.

Известна телеметрическая система, применяемая при бурении скважин, с проводным электрическим каналом связи fl.

Недостатком известной системы является низкая помехоустойчивость и точность передачи информации.

Наиболее близкой к предлагаемой По технической сущности и достигаемому результату является телеметрическая система контроля забойных параметров процесса бурения скважин, содержащая забойные датчики информационных сигналов, забойные модуляторы, забойный излучатель, бурильную колонну, приемник, усилитель, демодулятор, блок регистрации и отображения информации 2 Недостатком известной системы контроля забойных параметров является низкая помехоустойчивость и точность передачи забойной информации из-за отсутствия частотно-кодовой синхронизации работы забойной и на еиной аппаратуры.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и точности передачи забойной информации путем введения частотно-кодовой синхронизации работы забойной и наземной аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что телеметрическая система контроля забойных параметров про10цесса бурения скважин, содержащая забойные датчики информационных сигналов, забойные модуляторы, забойный излучатель, бурильную колонну, приемник, усилитель, демодулятор,

15 блок регистрации и отображения информации, дополнительно снабжена генератором опорной и следящей частоты, блоком частотно-временной матрицы, блоком формирования кода приз20нака параметра, блоком формирования импульсав запрета, блоком деления частоты, .сумматором, блоком селекции кода признака с фазовым компенсатором, блоком совпадения и пре25образователем аналог - код, причем выходы забойнь1х модуляторов подключены последовательно через блок частотно-временной матрицы к входу сумматора, выход которого подключен

30 к входу излучателя, выход генераторе

опорной частотьа последовательно через блок деления частоты, блок формирования кода признака параметра и блок формирования импульсов запрета подсоединен также к входу сумматора, а выход демодулятора через блок селекции кода признака с фазовым компенсатором, блок совпадения и преобразователь аналог - код подсоединен к входу блока регистрации и отображения информации.

Основными преимуществами изобретения по сравнению с известными -техническими решениями являются повышение помехоустойчивости и точности передачи забойных параметров за счет частотно-кодовой синхронизации забойной и наземной аппаратуры телеметрической системы и возможность оперативного управления процессом бурения скважин за счет мгновенного измерения в реальном масштабе времени забойных информационных параметров, какими являются угол наклона и азимут ствола скважины, положение забОйного отклонителя, частота вращения вала забойного двигателя, осевая нагрузка на долото/ характеристики разбуриваемых горных пород и ДР.

На чертеже изображена функциональная схема реализации телеметрической системы.

Телеметрическая система контроля забойных параметров процесса бурения скважин содержит следующие блоки: забойные датчики ; забойные модуляторы 2-2 ; генератор 3 опорной и следящей частоты; блок 4 деления частоты; блок 5 частотновременной матрицы; блок 6 формирования кода признака параметра; блок 7 формирования импульсов запрета; сумматор 8; излучатель 9 (например, электростатический); канал 10 связибурильные трубы; приемник сигналов, усилитель и демодулятор 11; блок 12 селекция кода признака с фазовым компенсатором; блок 13 совпадения; преобразователь 14 аналог - код; блок 15 регистрации и отображения информации; система 16 синхронизации; блок 17 системы автономного питания .

Система работает следующим образом .

Информационные сигналы с выходов забойных датчиков l-l поступают на блоки модуля оров параметров 2-2 , которые осуществляют преобразование вида АМ-ВИМ и с выхода частотно-временной матрицы информационные параметры поступают на блок сумматора 8. Так как в данной системе применяют временное разделение каналов , то в ней применяют систему синхронизации, которая состоит из

высоко стабильного генератора 3 опорной частоты, блока частоты 4 деления, блока 5 частотно-временной матрицы, блока 6 формирования кода признака параметра, блока 7 формирования импульсов запрета.

Сигнал с выхода генератора 3 опорйой частоты через блок 4 деления частоты, к-)торый вьвдает сетку опорных частот, поступает на вход блока

0 7 формирования импульсов запрета, который своим выходом подсоединен к входу сумматора В. Блок формирования импульсов запрета необходим , для временной селекции прохождения

5 только одного информационного сигнала или синхронизирующего сигнала, выр.абатываемого блоком б.

Синхронизирующие сигналы кода признака параметра с выхода блока б 0 поступают на входы модуляторов 2-2 сигналов и являются опорными для время-импульсной модуляции. С выхода сумматора 8 полное сообщение поступает на электродинамический преобразователь 9 и с его выхода вводится в акустический канал 10 связи - бурильные трубы.

На приемной стороне информационйые и синхронизирующие сигналы,вос-. становленные демодулятором 11, поступают на входы блоков 12 селекции кода и блоки 13 совпадения. Информация с выхода блок селекции кода поступает на блок 15 регистрации и отображения информации, на табло

- блока высвечивается код признака параметра. Выход демодулятора 11, кроме того, соединенс входо блока 13 совпадений, с выхода которого информационная часть сигнала без

0 синхронизирующих сигналов поступает на вход блока преобразователя 14 аналог - код, который своим выходом подсоединен к входу блока 15 регистрации и отображения информации.

5 Работа наземной приемно-регистрирующей части системы управляется наземной системой 16 синхронизации, которая решает задачу временной селекции информационных и синхронизирующих сигналов.

Предполагаемая технико-экономическая эффективность при внедрении системы ожидается за счет сокращения непроизводительных затрат времени

ее на бурение скважин и оперативной оптимизации процесса бурения по забойным параметрам за счет снижения стоимости затрат на метр проходки скважины и повышения рейсовой скорости бурения,

Особенно эффективно применение предлагаемой телеметрической системы при бурении наклонно направленных, глубоких и сверхглубоких скважин, 65Когда повышенная помехоустойчивость

и точность передачи забойной информации позволит осуществлять оперативный контроль и управление процессом проводки скважин по забойным параметрам.

По результатам предварительной оценки техни1со-экономической эффективности годовой экономический эффект на каждое УБР составит порядка 200 тыс.руб.

Фо|эмула изобретения

Телеметрическая система контроля забойных параметров процесса бурения скважин, содержащая забойные датчики информационных сигналов, забойные модуляторы, забойный излучатель, бурильную колонну, приемник, усилитель, демодулятор, блок регистрации и отображения информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности передачи забойной информации путем введения частотно-кодовой синхронизации работы забойной и наземной аппаратуры,она дополнительно снабжена генераторами опорной и следящей частоты, блоком 1астотно-вр.еменной матрицы, блоком Формирования кода-признака параметра, блоком формирования импульсов запрета, блоком деления частоты, сумматором, блоком селекции кода признака с Фазовым компенсатором, блоком совпадения и преобразователем аналог - код, причем выходы забойных модуляторов подключены последовательно через блок частотно-временной матрицы к входу

0 сумматора, выход которого подключен . к входу излучателя, выход генератора опорной частоты последовательно через блок деления частоты, блок формирования кода признака параметра и блок формирования импульсов запрета подсоединен также к входу сумматора, а выход демодулятора через блок селекции кода признака с фазовым компенсатором, блок совпадения и преобразователь аналог код подсоединен к входу блока регистрации и отображения информации.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 259760, кл. Е 21 В 3/12.

2;патент США № 3588804,кл.340-18, опублик. 1974.