СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Устройство для контроля параметров снаружи обсадной колонны (2) ствола скважины, включающее
беспроводной блок датчика (WSU) (1), расположенный снаружи секции (20) немагнитной обсадной колонны и включающий датчик (10) для измерения параметров окружающей среды, при этом блок WSU (1) может быть установлен или позиционирован на любой высоте ствола (6) скважины, а питание блока WSU (1) осуществляется с помощью сбора (100) энергии, причем частота индукционного сигнала лежит в диапазоне 10-1000 Гц для глубокого проникновения через немагнитную обсадную колонну (20);
внутренний блок питания датчика (SEU) (9), размещенный внутри обсадной колонны (2) ствола скважины и используемый для питания блока WSU (1) и связи (100) с ним, при этом блок SEU (9) закреплен на буровой трубе или на конструкции оснащенной скважины с помощью трубы (7), имеющей резьбу (93), которая позволяет регулировать его положение по высоте, причем блок SEU (9) преобразует мощность питания постоянного тока, подаваемого по кабелю с поверхности, в переменное электромагнитное поле (100), обеспечивающее питание для блока WSU (1), расположенного снаружи обсадной колонны (2);
при этом блоки SEU (9) и WSU (1) используют электромагнитную модуляцию для обеспечения обмена данными между этими двумя компонентами.
причем блоки SEU (9) и WSU (1) выполнены с возможностью их расположения в точности на одной высоте.
2. Устройство по п.1, в котором блок WSU (1) установлен вблизи устья скважины.
3. Устройство по п.1, в котором блок WSU (1) установлен на удалении от устья скважины глубоко в пласте.
4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором имеются два или более датчиков (10) в блоке WSU (1).
5. Устройство по п.4, в котором все датчики (10) блока WCU (1) размещены на внешней стороне обсадной колонны ствола скважины без нарушения герметичности скважины, находящейся под давлением.
6. Устройство по любому из пп.1-3, в котором упомянутые датчики (10) измеряют один или более параметров окружающей среды.
7. Устройство по любому из пп.1-3, в котором датчики (10) ответвляются от блока WSU (1) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов, закрепленному на внешней стороне обсадной колонны (2).
8. Устройство по п.7, в котором жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
9. Устройство по любому из пп.1-3, в котором датчик (10) или датчики блока WSU (1) представляют собой стационарные датчики.
10. Устройство по п.9, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) зацементированы в положении, непосредственно направленном к пласту.
11. Устройство по п.9, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) находятся в необсаженной скважине и направлены непосредственно к пласту.
12. Устройство по п.9, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) являются частью герметичной системы ствола скважины и направлены на внешнюю обсадную колонну ствола скважины.
13. Устройство по п.9, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) зацементированы в положении, направленном на внешнюю обсадную колонну ствола скважины.
14. Устройство по любому из пп.1-3, включающее одну или более обмоток (11a-f) сбора энергии, распределенных по заданной секции немагнитной обсадной колонны (2).
15. Устройство по п.14, в котором упомянутые обмотки или полоса немагнитной обсадной колонны (20) обеспечивает необходимый допуск на оснащение скважины или разнесение для системы при спуске буровой трубы или подвески колонны в устье или дерево скважины.
16. Устройство по любому из пп.1-3, в котором блок WSU (1) включает вторичный источник энергии или подключен к нему.
17. Устройство по п.16, в котором упомянутый вторичный источник энергии выбран из следующего: аккумулятор или скважинный генератор.
18. Устройство по любому из пп.1-3, в котором блок SEU (9) включает один или более датчиков (95) для измерения параметров внутри обсадной колонны (2) ствола скважины или трубы (7), на которой он закреплен.
19. Устройство по п.18, в котором датчики (95) являются интегральной частью блока SEU (9) или ответвляются от блока SEU и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов или представляют собой комбинацию интегрального датчика и ответвленных датчиков.
20. Устройство по п.19, в котором жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
21. Устройство по любому из пп.1-3, в котором датчики измеряют параметры, связанные с технологическим процессом скважины, ее структурными компонентами или параметрами пласта.
22. Устройство по п.21, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик технологического процесса скважины: давление, температуру, объем потока, скорость потока, направление потока, мутность, состав, уровень нефти, уровень раздела фаз вода-нефть, плотность, соленость, замещения, вибрации, показатель рН, сопротивление, радиоактивность, содержание песка, теплопроводность, а также другие химические и физические характеристики.
23. Устройство по п.21, в котором датчики измеряют один или более следующих структурных компонентов ствола скважины: сотрясения, вибрации, угол наклона, магнитные свойства, электрические свойства, положение бурового устройства или ориентацию устройства иного типа, а также характеристики напряжения и натяжения.
24. Устройство по п.21, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик пласта или необсаженной скважины снаружи обсадной колонны ствола скважины: давление, температуру, радиоактивность, сопротивление, плотность, показатель рН, соленость, электромагнитные и/или электрические поля, звук, скорость звука, теплопроводность, а также другие химические и физические характеристики.
25. Устройство по любому из пп.1-3, включающее средства для получения отклика от окружающей среды, причем эти средства могут быть выбраны из следующего: источник магнитного поля, источник электрического поля, звуковые волны, давление, температура, волны поперечного усилия и другие исполнительные элементы или исполнительные части скважинного управления технологическим процессом, при этом исполнительный элемент или исполнительная часть используется по отношению к пласту для поддержки любых перечисленных выше измерений.
26. Устройство по любому из пп.1-3, включающее одно или более из следующего: подавление шума в смещении параметров, создаваемом технологическим процессом скважины или окружающей средой;
предсказание и коррекция измерений вследствие перепадов температуры и давления в системе.
27. Способ контроля параметров снаружи обсадной колонны (2) ствола скважины, включающий:
установку беспроводного блока (1) датчика (WSU), включающего датчик (10) для измерения параметров окружающей среды, снаружи секции (20) немагнитной обсадной колонны ствола скважины, причем блок WSU (1) может быть установлен или позиционирован на любой высоте в стволе (6) скважины,
установку внутри обсадной колонны (2) ствола скважины внутреннего блока (9) питания датчика (SEU), используемого для обеспечения питания блока WSU (1) и связи (100) с ним, при этом блок SEU (9) закрепляют на буровой трубе или на конструкции оснащенной скважины с помощью трубы (7), имеющей резьбу (93), позволяющую регулировать его высоту;
размещение блоков SEU (9) и WSU (1) в точности на одной высоте;
питание блока WSU (1) с помощью сбора (100) энергии, при этом частота индукционного сигнала лежит в диапазоне 10-1000 Гц для глубокого проникновения через немагнитную обсадную колонну (20);
преобразование мощности питания постоянного тока, подаваемого по кабелю (97) с поверхности, в переменное электромагнитное поле (100), обеспечивающее питание для блока WSU (1), расположенного снаружи обсадной колонны (2), и
использование электромагнитной модуляции для обеспечения обмена данными между блоками WSU (1) и SEU (9).
28. Способ по п.27, в котором блок WSU (1) устанавливают вблизи устья скважины.
29. Способ по п.27, в котором блок WSU (1) устанавливают на удалении от устья скважины глубоко в пласте.
30. Способ по любому из пп.27-29, в котором имеются два или более датчиков (10) в блоке WSU (1).
31. Способ по п.30, в котором все датчики (10) блока WSU (1) размещают на внешней стороне обсадной колонны ствола скважины без нарушения герметичности скважины.
32. Способ по любому из пп.27-29, в котором датчики (10) измеряют один или более параметров окружающей среды.
33. Способ по любому из пп.27-29, в котором датчики (10) ответвляются от блока WSU (1) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов, закрепленному на внешней стороне обсадной колонны (2).
34. Устройство по п.33, в котором жгут (97) проводов представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
35. Способ по любому из пп.27-29, в котором датчик (10) или датчики WSU (1) представляют собой стационарные датчики.
36. Способ по п.35, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) зацементированы в положении, направленном непосредственно к пласту.
37. Способ по п.35, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) находятся в необсаженной скважине и направлены непосредственно к пласту.
38. Способ по п.35, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) являются частью герметичной системы ствола скважины и направлены на внешнюю обсадную колонну ствола скважины.
39. Способ по п.35, в котором блок WSU (1) и его датчики (10) зацементированы в положении, направленном на внешнюю обсадную колонну ствола скважины.
40. Способ по любому из пп.27-29, включающий добавление одной или более обмоток (11a-f) сбора энергии, распределенных по заданной секции немагнитной обсадной колонны (2).
41. Способ по п.40, в котором упомянутые обмотки или полоса немагнитной обсадной колонны (20) обеспечивают необходимый допуск на оснащение скважины или разнесение для системы при спуске буровой трубы или подвески колонны в устье или дерево скважины.
42. Способ по любому из пп.27-29, в котором блок WSU (1) включает вторичный источник энергии или подключен к нему.
43. Способ по п.42, в котором упомянутый вторичный источник энергии выбирают из следующего: аккумулятор или скважинный генератор.
44. Способ по любому из пп.27-29, в котором блок SEU (9) включает один или более датчиков (95) для измерения параметров внутри обсадной колонны (2) ствола скважины или трубы (7), на которой он закреплен.
45. Способ по п.44, в котором датчики (95) являются интегральной частью блока SEU (9) или ответвляются от блока SEU (9) и подключены к общему жгуту (97) электрических проводов или представляют собой комбинацию интегрального датчика и ответвленных датчиков.
46. Способ по п.45, в котором жгут (97) представляет собой одножильный или многожильный скважинный кабель (ТЕС).
47. Способ по любому из пп.27-29, в котором датчики измеряют параметры, связанные с технологическим процессом скважины, ее структурными компонентами или параметрами пласта.
48. Способ по п.47, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик технологического процесса скважины: давление, температуру, объем потока, скорость потока, направление потока, мутность, состав, уровень нефти, уровень раздела фаз вода-нефть, плотность, соленость, замещения, вибрации, показатель рН, сопротивление, радиоактивность, содержание песка, теплопроводность, а также другие химические и физические характеристики.
49. Способ по п.47, в котором датчики измеряют один или более из следующих структурных компонентов ствола скважины: сотрясения, вибрации, угол наклона, магнитные свойства, электрические свойства, положение бурового устройства или ориентацию устройства иного типа, а также характеристики напряжения и натяжения.
50. Способ по п.47, в котором датчики измеряют одну или более из следующих характеристик пласта или необсаженной скважины снаружи обсадной колонны ствола скважины: давление, температуру, радиоактивность, сопротивление, плотность, показатель рН, соленость, электромагнитные и/или электрические поля, звук, скорость звука, теплопроводность, а также другие химические и физические характеристики.
51. Способ по любому из пп.27-29, включающий шаг получения отклика от окружающей среды с помощью средств, подходящих для возбуждения одного или более из следующего: магнитное поле, электрическое поле, звуковые волны, давление, температура, волны поперечного усилия, другие исполнительные элементы или исполнительные части скважинного управления технологическим процессом, при этом исполнительный элемент или исполнительную часть используют по отношению к породе для поддержки любых перечисленных выше измерений.
52. Способ по любому из пп.27-29, включающий один или более следующих шагов: подавление шума в смещении параметров, создаваемом технологическим процессом скважины или окружающей средой; предсказание и коррекция измерений вследствие перепадов температуры и давления в системе.