СИСТЕМА И СПОСОБ ТЕЛЕМЕТРИИ ДАННЫХ МЕЖДУ СОСЕДНИМИ СКВАЖИНАМИ

1. Способ подземной передачи данных, при этом способ включает:
генерирование в первом скважинном инструменте в первой скважине первого электромагнитного сигнала, кодирующего первые данные, которые необходимо передать;
обнаружение в приемнике в коммуникационной скважине, отличающейся и расположенной на расстоянии от первой скважины, первого электромагнитного сигнала; и
доставку в приемнике обнаруженного первого электромагнитного сигнала или первых данных, извлеченных из обнаруженного первого электромагнитного сигнала, на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приемник содержит множество электропроводных элементов, и обнаружение первого электромагнитного сигнала включает измерение изменяющейся во времени разности потенциалов между парой из множества электропроводных элементов.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что включает нормирование в приемнике первого электромагнитного сигнала посредством одного или более из: усиления и фильтрации.
4. Способ по любому из пп. 2–3, отличающийся тем, что включает обнаружение в приемнике первого электромагнитного сигнала в каждой из множества пар множества электропроводных элементов, оценку качества первого электромагнитного сигнала, обнаруженного в каждой из множества пар множества электропроводных элементов, и, исходя из качеств, выбор и использование одной из пар для обнаружения первого электромагнитного сигнала.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что приемник содержит электронно-управляемую переключающую сеть, и выбор одной из пар включает настройку переключающей сети таким образом, что каждый из электропроводных элементов выбранной пары присоединяют к соответствующему входу усилителя.
6. Способ по п. 4 или п. 5, отличающийся тем, что включает периодическое или непрерывное осуществление этапов обнаружения первого электромагнитного сигнала в приемнике в каждой из множества пар множества электропроводных элементов и оценку качества первого электромагнитного сигнала, обнаруженного в каждой из множества пар множества электропроводных элементов, при этом способ включает выбор другой из пар электропроводных элементов в ответ на изменения в качествах первого электромагнитного сигнала, обнаруженного во множестве пар множества электропроводных элементов.
7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что приемник содержит несколько схем нормирования сигнала, содержащих усилители, блоки нормирования сигнала, каждый из которых присоединяют к одной из пар, при этом оценка качества первого электромагнитного сигнала в каждой из множества пар включает оценку выхода сигналов схемами нормирования сигнала.
8. Способ по любому из пп. 1–7, отличающийся тем, что включает доставку первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, и извлечение первых данных из первого электромагнитного сигнала в оборудовании, расположенном выше по стволу скважины относительно приемника.
9. Способ по любому из пп. 2–6, отличающийся тем, что включает обработку первого электромагнитного сигнала в приемнике с извлечением первых данных и доставку первых данных с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что включает сравнение в приемнике извлеченных первых данных с информацией верификации данных, закодированной в первом электромагнитном сигнале.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что включает, если извлеченные первые данные не совпадают с информацией верификации данных, автоматическое управление в приемнике ЭМ телеметрическим передатчиком в коммуникационной скважине с передачей сигнала ошибки, при этом способ дополнительно включает обнаружение сигнала ошибки в скважинном инструменте и повторную передачу первого электромагнитного сигнала.
12. Способ по любому из пп. 1–11, отличающийся тем, что включает преобразование в приемнике первого электромагнитного сигнала в цифровой сигнал с использованием аналого-цифрового преобразователя.
13. Способ по любому из пп. 1–12, отличающийся тем, что включает доставку первых данных с оборудования, расположенного выше по стволу скважины относительно приемника, на первое наземное оборудование, связанное с первой бурильной колонной в первой скважине.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что первые данные содержат первые данные о положении отклонителя для первой бурильной колонны, и способ включает отображение всех или части первых данных о положении отклонителя на первом наземном оборудовании.
15. Способ по любому из пп. 1–14, отличающийся тем, что включает отслеживание обнаруженного первого электромагнитного сигнала и перемещение приемника вдоль коммуникационной скважины в ответ на отслеживание с увеличением одного или более из амплитуды и отношения сигнал/шум обнаруженного первого электромагнитного сигнала.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что приемник поддерживают кабелем, и перемещение приемника вдоль коммуникационной скважины включает подъем или опускание кабеля.
17. Способ по любому из пп. 15–16, отличающийся тем, что включает перемещение первого скважинного инструмента вдоль первой скважины, при этом перемещение приемника вдоль коммуникационной скважины осуществляют в ответ на изменения в обнаруженном первом электромагнитном сигнале в результате перемещения первого скважинного инструмента.
18. Способ по любому из пп. 1–17, отличающийся тем, что приемник является одним из множества приемников в коммуникационной скважине, и способ включает обнаружение первого электромагнитного сигнала в одном или более из множества приемников, определение качества электромагнитного сигнала, обнаруженного в каждом из одного или более из множества приемников, и, исходя из качества, выбор одного из множества приемников для обнаружения первого электромагнитного сигнала.
19. Способ по любому из пп. 1–18, отличающийся тем, что включает изменение одного или более параметров передачи для первого электромагнитного сигнала с оптимизацией обнаружения первого электромагнитного сигнала, при этом параметры передачи включают одно или более из амплитуды и частоты первого электромагнитного сигнала.
20. Способ по любому из пп. 1–19, отличающийся тем, что включает:
доставку нисходящих данных, которые необходимо передать на скважинный инструмент, на электромагнитный телеметрический передатчик в коммуникационной скважине;
генерирование нисходящего электромагнитного сигнала, кодирующего нисходящие данные, с использованием электромагнитного телеметрического передатчика; и
обнаружение в первом скважинном инструменте нисходящего электромагнитного сигнала и возвращение нисходящих данных.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что включает:
отслеживание в первом скважинном инструменте качества нисходящего электромагнитного сигнала; и
исходя из отслеженного качества нисходящего электромагнитного сигнала, регулировку значений одного или более параметров передачи, используемых для генерирования первого электромагнитного сигнала.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что параметры передачи включают одно или более из частоты первого электромагнитного сигнала, амплитуды первого электромагнитного сигнала и схемы кодирования, используемой для кодирования первых данных в первом электромагнитном сигнале.
23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что первый электромагнитный сигнал и нисходящий электромагнитный сигнал имеют разные частоты.
24. Способ по любому из пп. 1–23, отличающийся тем, что первый электромагнитный сигнал имеет частоту по меньшей мере 30 Гц.
25. Способ по любому из пп. 1–24, отличающийся тем, что включает углубление первой скважины во время генерирования первого электромагнитного сигнала.
26. Способ по любому из пп. 1–25, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, посредством кабеля с множеством проводников.
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что кабель содержит по меньшей мере один проводник, одновременно подающий электроэнергию на приемник и доставляющий данные с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
28. Способ по любому из пп. 1–25, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, посредством системы проводной бурильной трубы.
29. Способ по любому из пп. 1–25, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, посредством акустического телеметрического сигнала.
30. Способ по любому из пп. 1–25, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, посредством оптического волокна.
31. Способ по любому из пп. 1–30, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, со скоростью передачи данных по меньшей мере 50 байтов в минуту.
32. Способ по любому из пп. 1–30, отличающийся тем, что включает доставку первых данных или первого электромагнитного сигнала с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника, со скоростью передачи данных по меньшей мере 6000 байтов в минуту.
33. Способ по любому из пп. 1–32, отличающийся тем, что включает управление вторым скважинным инструментом во второй скважине, отличающейся от первой скважины и коммуникационной скважины, с генерированием второго электромагнитного сигнала, кодирующего вторые данные, которые необходимо передать, при этом второй электромагнитный сигнал имеет частоту, отличающуюся от частоты первого электромагнитного сигнала;
обнаружение в приемнике в коммуникационной скважине второго электромагнитного сигнала; и
доставку второго электромагнитного сигнала или вторых данных с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что включает:
декодирование в приемнике первого и второго электромагнитных сигналов с извлечением первых и вторых данных соответственно; и
доставку первых и вторых данных с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
35. Способ по п. 33 или 34, отличающийся тем, что включает доставку первых и вторых данных соответственно на первое и второе наземное оборудование, соответственно связанное с первой и второй скважинами.
36. Способ по любому из пп. 33–35, отличающийся тем, что приемник содержит множество электродов, при этом приемник выполнен с возможностью выбора первой пары электродов для приема первого электромагнитного сигнала и второй пары электродов для приема второго электромагнитного сигнала.
37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что выбор первой и второй пар электродов включает соответственно соединение первой и второй пар электродов со входами первого и второго дифференциальных усилителей с использованием электрически управляемых переключателей.
38. Способ по любому из пп. 33–37, отличающийся тем, что включает изменение частот первого и второго электромагнитных сигналов с оптимизацией обнаружения первого и второго электромагнитных сигналов.
39. Способ по любому из пп. 33–38, отличающийся тем, что включает регулировку местоположений двух или более электродов, используемых для обнаружения первого и второго электромагнитных сигналов в коммуникационной скважине, с оптимизацией обнаружения первого и второго электромагнитных сигналов.
40. Способ по любому из пп. 1–31, отличающийся тем, что включает управление вторым скважинным инструментом во второй скважине, отличающейся от первой скважины и коммуникационной скважины, с генерированием второго электромагнитного сигнала, кодирующего вторые данные, которые необходимо передать;
выбор первого и второго приемников из множества приемников в коммуникационной скважине с обнаружением первого и второго электромагнитных сигналов соответственно;
обнаружение в первом выбранном приемнике первого электромагнитного сигнала;
обнаружение во втором выбранном приемнике второго электромагнитного сигнала; и
доставку второго электромагнитного сигнала или вторых данных с приемника на оборудование, расположенное выше по стволу скважины относительно приемника.
41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что второй электромагнитный сигнал имеет частоту или частоты, отличающиеся от частот первого электромагнитного сигнала.
42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что каждый из первого и второго электромагнитных сигналов содержит частоты по меньшей мере 30 Гц.
43. Способ по любому из пп. 1–41, отличающийся тем, что включает:
доставку нисходящих данных, которые необходимо передать в скважину, на передатчик в коммуникационной скважине;
генерирование нисходящего электромагнитного сигнала, кодирующего данные, с использованием передатчика; и
обнаружение нисходящего электромагнитного сигнала по меньшей мере в первом скважинном инструменте.
44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что включает:
отслеживание в первом скважинном инструменте качества нисходящего электромагнитного сигнала; и
исходя из качества нисходящего электромагнитного сигнала, регулировку параметров передачи первого электромагнитного сигнала.
45. Способ по любому из пп. 1–44, отличающийся тем, что включает определение времени распространения электромагнитных сигналов, распространяющихся между одним или более местоположениями в коммуникационной скважине и одним или более местоположениями в первой скважине.
46. Способ по п. 45, отличающийся тем, что включает триангуляцию относительных местоположений скважинного инструмента и приемника, исходя из множественных измерений времени распространения.
47. Способ по любому из пп. 1–44, отличающийся тем, что включает определение диапазона между одним или более местоположениями в коммуникационной скважине и одним или более местоположениями в первой скважине.
48. Способ по п. 47, отличающийся тем, что определение диапазона включает отслеживание затухания принятых ЭМ-сигналов, которые были переданы в любом направлении между скважинным инструментом и местоположением приемника сигналов.
49. Способ по п. 47, отличающийся тем, что определение диапазона включает отслеживание изменения фаз принятых сигналов с изменением частоты.
50. Способ по любому из пп. 1–49, отличающийся тем, что коммуникационная скважина меньше в диаметре, чем первая скважина.
51. Система для подземной передачи данных, при этом система содержит:
первый скважинный инструмент в первой скважине, при этом первый скважинный инструмент содержит ЭМ телеметрический передатчик, используемый для генерирования первого электромагнитного сигнала, кодирующего первые данные, которые необходимо передать;
приемник в коммуникационной скважине, отличающейся и расположенной на расстоянии от первой скважины, при этом приемник используют для обнаружения первого электромагнитного сигнала; и
линию передачи данных в коммуникационной скважине, соединяющую приемник с наземным оборудованием.
52. Система по п. 51, отличающаяся тем, что линия передачи данных представляет собой проводную линию передачи данных или оптоволоконную линию передачи данных.
53. Система по п. 51 или п. 52, отличающаяся тем, что приемник имеет проводное соединение с поверхностью.
54. Система по п. 53, отличающаяся тем, что приемник подвешен на кабеле, который содержит один или более проводников сигналов.
55. Система по п. 54, отличающаяся тем, что кабель содержит силовые проводники, присоединенные для подачи электроэнергии на приемник.
56. Система по п. 51 или 52, отличающаяся тем, что линия передачи данных является двунаправленной.
57. Система по любому из пп. 51–56, отличающаяся тем, что линия передачи данных обеспечивает скорость передачи данных по меньшей мере 50 байтов в минуту.
58. Система по любому из пп. 51–56, отличающаяся тем, что линия передачи данных обеспечивает скорость передачи данных по меньшей мере 6000 байтов в минуту.
59. Система по любому из пп. 51–58, отличающаяся тем, что приемник содержит каскад обработки аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), присоединенный для оцифровки выходных данных каскада обработки аналоговых сигналов.
60. Система по п. 59, отличающаяся тем, что каскад обработки аналоговых сигналов содержит усилитель и один или более фильтров.
61. Система по п. 59 или 60, отличающаяся тем, что оцифрованный сигнал из АЦП подается на каскад цифровой обработки, который содержит декодер сигнала, используемый для извлечения первых данных из первого электромагнитного сигнала.
62. Система по п. 61, отличающаяся тем, что каскад цифровой обработки содержит цифровой фильтр.
63. Система по п. 61 или 62, отличающаяся тем, что каскад цифровой обработки используют для проверки точности принятых сигналов посредством распознавания структур данных, закодированных в первом электромагнитном сигнале, и проверки первых данных с использованием значений верификации данных или исправления данных, закодированных в первом электромагнитном сигнале.
64. Система по п. 63, отличающаяся тем, что приемник выполнен с возможностью многоканального приема, таким образом, он может принимать данные одновременно с двух или более скважинных инструментов.
65. Система по п. 64, отличающаяся тем, что приемник выполнен с возможностью применения активной фильтрации для разделения сигналов с разных скважинных инструментов.
66. Система по любому из пп. 51–65, отличающаяся тем, что приемник содержит множество электродов и один или более электронно-управляемых переключателей, используемых для выбора одной пары электродов для использования при обнаружении первого электромагнитного сигнала.
67. Система по п. 66, отличающаяся тем, что множество электродов распределены среди множества зондов, которые разнесены друг от друга вдоль коммуникационной скважины.
68. Система по п. 66 или 67, отличающаяся тем, что приемник содержит логические схемы, присоединенные для управления электронными переключателями и для отслеживания качества первого электромагнитного сигнала, принимаемого в нескольких парах электродов, при этом логические схемы используют для выбора пары электродов, исходя из отслеженного качества, и настройки переключателей для обнаружения первого электромагнитного сигнала с использованием выбранной пары электродов.
69. Система по любому из пп. 51–68, отличающаяся тем, что содержит исполнительный механизм, используемый для перемещения приемника вдоль коммуникационной скважины.
70. Система по п. 69, отличающаяся тем, что содержит схему управления, присоединенную для управления исполнительным механизмом в ответ на одну или более характеристик первого электромагнитного сигнала, принятого в приемнике, для улучшения приема первого электромагнитного сигнала в приемнике.
71. Система по п. 70, отличающаяся тем, что одна или более характеристик включают амплитуду сигнала и/или отношение сигнал/шум.
72. Система по п. 70, отличающаяся тем, что исполнительный механизм содержит катушку или лебедку, присоединенную для сматывания или разматывания гибкой удлиненной линии, поддерживающей приемник в коммуникационной скважине.
73. Система по любому из пп. 69–72, отличающаяся тем, что скважинный инструмент поддерживают первой бурильной колонной в первой скважине, при этом первая бурильная колонна соединена с первой буровой установкой, используемой для углубления первой скважины, и система выполнена с возможностью управления исполнительным механизмом для продвижения приемника вдоль коммуникационной скважины в ответ на определение продвижения скважинного инструмента вдоль первой скважины.
74. Система по любому из пп. 51–73, отличающаяся тем, что приемник является одним из множества приемников в коммуникационном стволе скважины, при этом каждый из множества приемников используют для обнаружения первого электромагнитного сигнала.
75. Система по п. 74, отличающаяся тем, что система выполнена с возможностью измерения отношения сигнал/шум (ОСШ) сигналов, переданных со скважинных инструментов и принятых в приемнике, для каждой из множества разных частот и с возможностью настройки скважинного инструмента для передачи первого электромагнитного сигнала с использованием одной из частот, обеспечивающих самое высокое ОСШ.
76. Система по любому из пп. 51–75, отличающаяся тем, что содержит передатчик ЭМ-сигналов в коммуникационном стволе скважины, при этом передатчик ЭМ-сигналов используют для передачи нисходящих электромагнитных сигналов, кодирующих нисходящие данные, принимаемые скважинным инструментом.
77. Система по любому из пп. 51–76, отличающаяся тем, что коммуникационная скважина меньше в диаметре, чем первая скважина.
78. Система по любому из пп. 51–77, отличающаяся тем, что содержит второй скважинный инструмент во второй скважине, при этом второй скважинный инструмент содержит второй ЭМ телеметрический передатчик, используемый для генерирования второго электромагнитного сигнала, кодирующего вторые данные, которые необходимо передать.
79. Система по любому из пп. 51–78, отличающаяся тем, что приемник содержит корпус удлиненного зонда, который имеет электропроводные части, разнесенные вдоль него.
80. Система по п. 79, отличающаяся тем, что электропроводные участки отделены друг от друга электроизолирующими кольцами.
81. Система по п. 79 или 80, отличающаяся тем, что приемник содержит механизм выбора, используемый для выбора того, какую пару (пары) электропроводных секций отслеживать для обнаружения ЭМ телеметрических сигналов с первого скважинного инструмента.
82. Система по п. 81, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит запрограммированный процессор для обработки данных, который работает под управлением программного обеспечения для отслеживания качества сигналов, принятых в разных парах электропроводных секций, и управления электронно-управляемыми переключателями для выбора одной из пар для приема первого электромагнитного сигнала.
83. Система по п. 81 или 82, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит сеть электрически управляемых переключателей, которые могут быть выполнены с возможностью присоединения любой пары электропроводных участков ко входам дифференциального усилителя.
84. Система по п. 81 или 82, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит дифференциальный усилитель, имеющий один вход, присоединенный к одному из электропроводных участков, который служит как электрод сравнения, и сеть электрически управляемых переключателей, которые могут быть выполнены с возможностью присоединения любого другого из электропроводных участков к другому входу дифференциального усилителя.
85. Система по п. 81 или 82, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит несколько дифференциальных усилителей, каждый из которых присоединен для отслеживания разностей потенциалов между парой электропроводных участков, и сеть электрически управляемых переключателей, которые могут быть выполнены с возможностью присоединения выхода выбранного одного из усилителей для преобразования в цифровую форму одним или более АЦП.
86. Система по п. 81 или 82, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит несколько дифференциальных усилителей, каждый из которых присоединен для отслеживания разностей потенциалов между парой электропроводных участков и одним или более АЦП, присоединенными для оцифровки выходных данных с дифференциальных усилителей.
87. Система по п. 81 или 82, отличающаяся тем, что механизм выбора содержит один или более АЦП, присоединенных для оцифровки разностей электрических потенциалов между опорным потенциалом и каждым из проводящих участков.
88. Способ подземной передачи данных, при этом способ включает:
генерирование первого электромагнитного сигнала, кодирующего первые данные, которые необходимо передать, и первого идентификатора с использованием первого скважинного инструмента в первой скважине;
управление вторым скважинным инструментом во второй скважине для генерирования второго электромагнитного сигнала, кодирующего вторые данные, которые необходимо передать, и второго идентификатора, отличающегося от первого идентификатора;
обнаружение в приемнике в коммуникационной скважине, расположенной на расстоянии от первой скважины, первого и второго электромагнитных сигналов.
89. Способ по п. 88, отличающийся тем, что включает:
декодирование в приемнике первого и второго электромагнитных сигналов с извлечением первых и вторых данных соответственно; и
исходя из первого и второго идентификаторов, доставку первых и вторых данных соответственно на наземное оборудование, связанное с первой и второй скважинами.
90. Способ по п. 89, отличающийся тем, что включает в приемнике:
сравнение первых данных с информацией верификации первых данных, закодированной в первом электромагнитном сигнале; и
сравнение вторых данных с информацией верификации вторых данных, закодированной во втором электромагнитном сигнале.
91. Способ доставки нисходящих телеметрических данных на скважинный инструмент в первом стволе скважины, при этом способ включает подачу нисходящего телеметрического сигнала между двух электрических проводников, при этом по меньшей мере один из электрических проводников находится во второй скважине, расположенной на расстоянии и отличающейся от первой скважины.
92. Способ по п. 91, отличающийся тем, что два электрических проводника представляют собой обсадную трубу во второй скважине и заземляющий проводник.
93. Способ по п. 92, отличающийся тем, что заземляющий проводник представляет собой штырь в виде стержня или пластину.
94. Способ по п. 91, отличающийся тем, что два электрических проводника представляют собой обсадную трубу во второй скважине и обсадную трубу в третьей скважине, расположенной на расстоянии и отличающейся от каждой из первой и второй скважин.
95. Система для доставки нисходящих телеметрических данных на скважинный инструмент в первой скважине, при этом система содержит:
электромагнитный телеметрический передатчик, имеющий первый и второй выходы, при этом по меньшей мере первый выход соединен с электрическим проводником во второй скважине, расположенной на расстоянии и отличающейся от первой скважины.
96. Система по п. 95, отличающаяся тем, что электрический проводник во второй скважине представляет собой обсадную трубу во второй скважине.
97. Система по п. 95 или 96, отличающаяся тем, что второй выход соединен с заземленным проводником.
98. Система по п. 97, отличающаяся тем, что заземленный проводник представляет собой заземляющий штырь в виде стержня или пластину.
99. Система по п. 95 или 96, отличающаяся тем, что второй выход соединен со вторым электрическим проводником в третьей скважине, расположенной на расстоянии и отличающейся от каждой из первой и второй скважин.
100. Система по п. 99, отличающаяся тем, что второй электрический проводник представляет собой обсадную трубу третьей скважины.
101. Система по любому из пп. 95–100, отличающаяся тем, что электромагнитный телеметрический передатчик содержит мостовую схему управления, и первый и второй выходы являются первым и вторым выходами мостовой схемы управления.