Забойная телеметрическая система с проводным каналом связи

Забойная телеметрическая система с проводным каналом связи

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения забойных параметров в процессе бурения. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии спуска в скважину забойной телеметрической системы, повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции. Для этого система содержит бурильную колонну с установленным в верхней ее части электрическим разделителем, турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы, забойный двигатель с долотом и проводной канал связи со стыковочным узлом. Дополнительно система снабжена диамагнитной трубой, установленной в нижней части бурильной колонны. При этом упомянутые турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы установлены в диамагнитной трубе. Проводной канал связи на выходе из электрического разделителя снабжен электродом, закрепленным в бурильной колонне. Ветвь проводного канала связи между передающим модулем и стыковочным узлом пропущена в пространстве между корпусами вышеуказанных модулей и диамагнитным корпусом. Провод связи пропущен через центраторы, а стыковочный узел установлен над диамагнитной трубой. 2 ил.

Известна забойная телеметрическая система (телесистема), имеющая модульную компоновку, и содержащая блок питания (турбогенератор), модуль управления и связи (передающее устройство), измерительные модули, электрический разделитель, присоединенные к забойному двигателю. Особенностью системы является то, что диаметры корпуса измерительных модулей и блока питания (турбогенератора) выполнены меньше внутреннего диаметра бурильной колонны. При этом блок питания, измерительные и передающие модули соединены между собой гибкими в радиальном направлении и жесткими в продольном направлении связями, причем в качестве связей между модулями могут быть использованы гибкие в радиальном направлении металлические трубы диаметром меньше диаметра корпуса модулей. Внутри гибких труб размещены электрические провода, осуществляющие электрическую связь между модулями. У основания модулей установлены центраторы. Кроме того, электрический разделитель выполнен в виде отдельного переводника, устанавливаемого непосредственно над забойным двигателем (патент РФ №2105880, МКИ Е21В 47/12, бюл. №6, 1998 г.).

Недостатком конструкции является то, что электрический разделитель, установленный в нижней части буровой колонны, не обеспечивает необходимый уровень сигнала при проведении работ в глубоких и сверхглубоких скважинах.

Известна забойная телеметрическая система, состоящая из скважинного модуля с измерительными первичными преобразователями, передатчика с электрическим диполем, образованным в результате разделения нижней части бурильной колонны от верхней и наземной приемно-обрабатывающей аппаратуры, проводного канала связи, соединяющей передатчик со скважинным модулем, в которой электрический диполь установлен в верхней части бурильной колонны (патент РФ №2140539, МКИ Е21В 47/12, бюл. №30, 1997 г.).

Устройство решает задачу повышения дальности и скорости передачи информации о забойных параметрах в реальном времени в процессе бурения вне зависимости от глубины скважины.

Недостаток известной забойной телесистемы заключается в следующем. Размещение передающего устройства в верхней части буровой колонны вызывает изменение конструкции стандартной телеметрической системы, где передающий модуль установлен в нижней части бурильной колонны, что приводит к дополнительным изменениям в технологии спуска и усложнению конструкции.

Кроме того, при углублении долота необходимо производить наращивание кабеля, по которому производится передача сигнала с забоя. Отсутствие быстроразъемного контакта осложняет эту операцию.

Этот недостаток частично устранен в изобретении по патенту РФ №2193656, МКИ Е21В 47/12, опубл. 27.11.2002 г.(изобретение принято за прототип к заявляемому изобретению).

В состав известного устройства входят: долото, забойный двигатель, скважинный прибор с измерительными первичными преобразователями, передатчик, электрогенератор, основной электрический разделитель, установленный в нижней части колонны бурильных труб, дополнительный электрический разделитель, установленный в верхней части бурильной колонны, выше которого закреплен стыковочный узел, имеющий фиксатор и переключатель для подсоединения к транзитному проводу. Транзитный провод проходит внутри скважинного прибора и электрогенератора. При этом стыковочный узел выполнен с возможностью обеспечения герметичности внутри полости электрогенератора.

Устройство решает задачу повышения дальности и скорости передачи информации о забойных параметрах в реальном времени в процессе бурения вне зависимости от глубины скважины и электрического сопротивления пород.

Недостаток известной конструкции заключается в сложности решения задачи пропуска транзитного провода внутри скважинного прибора и электрогенератора. Необходимость выполнения стыковочного узла, обеспечивающего герметичность внутри полости электрогенератора, также усложняет конструкцию и снижает эксплуатационную надежность.

Предлагаемая телесистема с проводным каналом связи решает задачу упрощения технологии спуска в скважину забойной телесистемы, повышения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции.

В забойной телеметрической системе с проводным каналом связи, содержащим бурильную колонну с установленным в верхней ее части электрическим разделителем, турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы, забойный двигатель с долотом и проводной канал связи со стыковочным узлом; система снабжена диамагнитной трубой, установленной в нижней части бурильной колонны, при этом упомянутые турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы установлены в диамагнитной трубе, проводной канал связи на выходе из электрического разделителя снабжен электродом, закрепленным в бурильной колонне, ветвь проводного канала связи между передающим модулем и стыковочным узлом пропущена в пространстве между корпусами вышеуказанных модулей и диамагнитным корпусом, при этом провод связи пропущен через центраторы, а стыковочный узел установлен над диамагнитной трубой.

На фиг.1 изображена забойная телесистема с проводным каналом связи и быстроразъемным электроконтактом (стыковочный узел).

Забойная телесистема с проводным каналом связи (фиг.1) содержит бурильную колонну 1, к нижней части которой присоединена диамагнитная бурильная труба 6, внутри которой установлены: турбогенератор 2, передающий модуль 3, измерительный модуль 4 с ветвью проводной связи 5. Ветвь проводной связи 5 пропущена в пространстве между корпусами указанных модулей и диамагнитным корпусом 6. Внизу телесистемы установлен забойный двигатель 7. Выше диамагнитного корпуса 6 расположен электрический разделитель 8, на выходе из которого закреплен электрод 9 при помощи гайки 10 с резьбой. Быстроразъемный электроконтакт 11 установлен над диамагнитной трубой 6. Указанный электроконтакт 11 соединен с электродом 9 ветвью проводной связи 12. 13 - центраторы корпусов модулей.

Сборку забойной телесистемы осуществляют следующим образом.

На забойный двигатель 7 наворачивают диамагнитную трубу 6 (немагнитная стандартная бурильная труба), внутрь которой спускают измерительный модуль 4, передающий модуль 3, турбогенератор 2, соединенные между собой гибкими связями с центраторами. Диамагнитная труба 6 подсоединяется к стандартной бурильной колонне 1, которая спускается на забой скважины. При этом быстроразъемный электроконтакт 11 выведен из диамагнитной трубы 6.

Стандартная бурильная колонна 1 спускается до расчетной длины, затем к ней подсоединяется электрический разделитель 8 с электродом 9, подсоединенный к кабелю проводной связи 12.

При подсоединении электрического разделителя 8 ветвь проводной связи 12 соединяется с ветвью проводной связи 5, при помощи быстроразъемного электроконтакта 11. Поскольку быстроразъемный электроконтакт содержит вилку и розетку, в корпусах которых установлены коаксиальные магниты 16 и 17, то контакт происходит быстро и не требует дополнительных операций с электрическим кабелем.

Телесистема работает следующим образом. После спуска телесистемы на забой скважины осуществляется прокачка бурового насоса на поверхности (на фигуре не показано), при этом включается в работу турбогенератор, обеспечивая питанием модули системы и передачу сигнала по проводному каналу связи (электрическому кабелю).

Информация о параметрах с забоя поступает от измерительного модуля 4 на передающий модуль 3, где кодируется, усиливается по мощности, и с помощью электрического диполя, образованного в результате разделения нижней части бурильной колонны от верхней электрическим разделителем 8, передается в породу. Распространяемый по породе сигнал улавливается антенной и поступает на приемно-обрабатывающий комплекс на поверхности (на фигуре не показано). Таким образом, осуществляется известный принцип передачи сигнала по электромагнитному каналу связи.

В заявляемом устройстве передача сигнала с забоя скважины к поверхности осуществляется при помощи как проводного канала связи до электрода, так и беспроводного канала связи, что дает следующие преимущества: не требуется конструктивных изменений телесистемы для вывода ветви связи 5, упрощается технология сборки телесистемы с удлиненным нижним диполем, может применяться одна и та же телесистема в любой комбинации установки электрического разделителя, не ограничивается длина связи между быстроразъемным электроконтактом 11 и электродом 9, так как всегда имеется возможность установки дополнительных указанных электроконтактов, не требуются изменения в конструкции диамагнитной трубы для проводки линии связи.

Наличие кабеля связи внутри буровых труб имеет следующие недостатки: высокая стоимость, проблемы надежности соединения, износ и повреждение кабеля вследствие абразивного износа и вращения труб, затруднения при ловильных работах, необходимость специального оборудования для работы с кабелем, увеличение времени спускоподъемных операций, ограничение глубины использования.

Забойная телеметрическая система с проводным каналом связи, содержащая бурильную колонну с установленным в верхней ее части электрическим разделителем, турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы, забойный двигатель с долотом и проводной канал связи со стыковочным узлом, отличающаяся тем, что система снабжена диамагнитной трубой, установленной в нижней части бурильной колонны, при этом упомянутые турбогенератор, измерительный модуль, передающий модуль и центраторы установлены в диамагнитной трубе, проводной канал связи на выходе из электрического разделителя снабжен электродом, закрепленным в бурильной колонне, ветвь проводного канала связи между передающим модулем и стыковочным узлом пропущена в пространстве между корпусами вышеуказанных модулей и диамагнитным корпусом, при этом провод связи пропущен через центраторы, а стыковочный узел установлен над диамагнитной трубой.