НАЗЕМНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СВЯЗИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТЕЛЕМЕТРИИ ПО БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЕ

1. Система осуществления двусторонней связи между скважинным оборудованием и процессорной подсистемой на поверхности, применяемая при бурении в толще пород ствола скважины с использованием буровой установки, бурильной колонны, в общем, верхний конец которой имеет возможность механического соединения с буровой установкой и возможность подвешиваться на буровой установке и скважинного оборудования на бурильной колонне, система содержит:
секцию бурильных труб с проводом, которая содержит, по меньшей мере, верхний участок колонны бурильных труб и образует, по меньшей мере, участок двустороннего канала связи между скважинным оборудованием и верхом колонны бурильных труб;
ведущую секцию бурильной колонны с возможностью механического соединения с самой верхней бурильной трубой с проводом;
механизм привода с возможностью механического соединения с упомянутой ведущей секции колонны для вращения бурильной колонны;
первую беспроводную подсистему приемопередатчика, которая смонтирована на упомянутой ведущей секции бурильной колонны, для вращения вместе с бурильной колонной;
кабель, электрически соединенный между верхним замком упомянутой самой верхней бурильной трубы с проводом и упомянутой беспроводной подсистемой приемопередатчика; и
вторую беспроводную подсистему приемопередатчика, соединенную с упомянутой процессорной подсистемой наверху скважины, причем вторую подсистему приемопередатчика, которая осуществляет двустороннюю связь с упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчика.
2. Система по п.1, в которой упомянутый кабель содержит множество проводников.
3. Система по п.2, в которой упомянутая секция бурильной трубы с проводом имеет индуктивные соединительные муфты у замков каждой трубы, и в которой упомянутый кабель подключается к верхнему замку упомянутой самой верхней бурильной трубы с проводом индуктивным соединением.
4. Система по п.1, в которой упомянутая подсистема приемопередатчика включает в себя первую антенную подсистему, а упомянутая вторая подсистема приемопередатчика включает в себя вторую антенную подсистему.
5. Система по п.4, в которой упомянутая первая антенная подсистема содержит множество антенн.
6. Система по п.4, в которой упомянутая вторая антенная подсистема содержит множество антенн.
7. Система по п.1, в которой упомянутая ведущая секция бурильной колонны содержит ведущую бурильную трубу.
8. Система по п.7, в которой упомянутый механизм привода содержит ротор с вкладышем, который входит в зацепление с упомянутой ведущей бурильной трубой.
9. Система по п.1, в которой упомянутая ведущая секция бурильной колонны содержит переводник верхнего привода.
10. Система по п.9, в которой упомянутый механизм привода содержит верхний привод, который входит в зацепление с упомянутым переводником верхнего привода.
11. Система по п.7, в которой упомянутая ведущая секция бурильной колонны содержит предохранительный переводник между упомянутой ведущей бурильной трубой и упомянутой самой верхней бурильной трубой с проводом.
12. Система по п.9, в которой упомянутая ведущая секция бурильной колонны дополнительно содержит предохранительный переводник между упомянутым переводником верхнего привода и упомянутой самой верхней бурильной трубой с проводом.
13. Система по п.4, в которой антенна упомянутой первой антенной подсистемы и упомянутая первая беспроводная подсистема приемопередатчика монтируются по существу в одном месте на упомянутой ведущей секции бурильной колонны.
14. Система по п.4, в которой антенна упомянутой первой антенной подсистемы и, по меньшей мере, часть упомянутой первой беспроводной подсистемы приемопередатчика монтируются в разных местах на упомянутой ведущей секции бурильной колонны.
15. Система по п.4, в которой упомянутая первая антенная подсистема включает в себя множество антенн в разных азимутальных положениях на упомянутой ведущей секции бурильной колонны.
16. Система по п.4, в которой упомянутая вторая антенная подсистема включает в себя множество разнесенных друг от друга антенн.
17. Система по п.1, которая дополнительно содержит электрогенератор для использования упомянутой первой подсистемой приемопередатчика, причем упомянутый электрогенератор включает в себя вращающийся составляющий элемент генератора, который монтируется на упомянутой ведущей секции бурильной колонны, и неподвижный составляющий элемент генератора, который монтируется на неподвижном участке буровой установки.
18. Система по п.17, в которой упомянутый неподвижный составляющий элемент генератора содержит кольцо магнитов.
19. Система по п.18, в которой упомянутый вращающийся составляющий элемент генератора содержит, по меньшей мере, одну катушку обмотки статора.
20. Система по п.19, в которой упомянутые вращающийся составляющий элемент генератора и неподвижный составляющий элемент генератора размещаются в непосредственной близости, так что магнитный поток от упомянутого кольца магнитов пересекает упомянутую, по меньшей мере, одну катушку обмотки статора.
21. Система по п.17, которая дополнительно содержит аккумуляторную батарею, заряжаемую упомянутым электрогенератором, причем упомянутая батарея сохраняет электроэнергию для использования упомянутой первой подсистемой приемопередатчика.
22. Система по п.20, которая дополнительно содержит аккумуляторную батарею, заряжаемую упомянутым электрогенератором, причем упомянутая батарея сохраняет электроэнергию для использования упомянутой первой подсистемой приемопередатчика.
23. Система по п.21, в которой упомянутая аккумуляторная батарея монтируется вместе с упомянутой первой подсистемой приемопередатчика для вращения вместе с бурильной колонной.
24. Система генерирования электроэнергии в зоне ведущей секции колонны, применяемая при бурении в толще пород ствола скважины с использованием:
буровой установки, бурильной колонны из бурильных труб, в общем, верхний конец которой имеет возможность механического соединения с самой верхней бурильной трубой с проводом упомянутой бурильной колонны, и механизм привода с возможностью механического соединения с упомянутой бурильной колонной для вращения ведущей секции колонны и бурильной колонны; система содержит:
электрогенератор, который включает в себя вращающийся составляющий элемент генератора, который монтируется на упомянутой ведущей колонне для вращения с ней, и неподвижный составляющий элемент генератора, который монтируется на неподвижном участке буровой установки, причем упомянутый вращающийся составляющий элемент генератора производит электроэнергию в области упомянутой ведущей секции колонны.
25. Система по п.24, в которой упомянутый неподвижный составляющий элемент генератора содержит кольцо магнитов.
26. Система по п.25, в которой упомянутый вращающийся составляющий элемент генератора содержит, по меньшей мере, одну катушку обмотки статора.
27. Система по п.26, в которой упомянутый вращающийся составляющий элемент генератора и неподвижный составляющий элемент генератора размещаются в непосредственной близости так, что магнитный поток от упомянутого кольца магнитов пересекает упомянутую, по меньшей мере, одну катушку обмотки статора.
28. Система по п.26, которая дополнительно содержит аккумуляторную батарею, которая заряжается упомянутым электрогенератором и монтируется на упомянутой бурильной колонне.
29. Система по п.24, которая дополнительно содержит подсистему бурильной телеметрии, которая образует, по меньшей мере, участок канала связи между скважинным оборудованием на бурильной колонне и процессорной подсистемой сверху ствола скважины; и в которой электроэнергия от упомянутого электрогенератора используется для питания упомянутого канала связи.
30. Система по п.27, которая дополнительно содержит подсистему бурильной телеметрии, которая образует, по меньшей мере, участок канала связи между скважинным оборудованием на бурильной колонне и процессорной подсистемой сверху ствола скважины; и в которой электроэнергия от упомянутого электрогенератора используется для питания упомянутого канала связи.
31. Система по п.24, которая дополнительно содержит:
систему для осуществления двусторонней связи между скважинным оборудованием и процессорной подсистемой на поверхности земли, которая содержит секцию бурильных труб с проводом, которая содержит, по меньшей мере, верхний участок колонны бурильных труб и образует, по меньшей мере, участок двустороннего канала связи между скважинным оборудованием и верхом колонны бурильных труб; первую беспроводную подсистему приемопередатчика, которая смонтирована на упомянутой ведущей секции бурильной колонны, чтобы вращаться вместе с бурильной колонной, причем упомянутая первая беспроводная подсистема приемопередатчика соединяется с упомянутой секцией бурильных труб с проводом; и вторую беспроводную подсистему приемопередатчика, которая соединяется с упомянутой процессорной подсистемой верха скважины, причем упомянутая вторая беспроводная подсистема приемопередатчика осуществляет двустороннюю связь с упомянутой первой беспроводная подсистема приемопередатчика; и в которой упомянутая электроэнергия от упомянутого электрогенератора используется для питания упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчика.
32. Способ осуществления двусторонней связи между скважинным оборудованием и процессорной подсистемой на поверхности земли, применяемый при бурении в толще пород ствола скважины с использованием:
буровой установки, бурильной колонны, в общем, верхний конец которой имеет возможность механического соединения с буровой установкой и возможность подвешиваться на буровой установке и скважинного оборудования на бурильной колонне, способ содержит этапы, на которых:
обеспечивают систему телеметрии по бурильной колонне, которая содержит, по меньшей мере, верхний участок колонны бурильных труб и образует, по меньшей мере, участок двустороннего канала связи между скважинным оборудованием и верхом колонны бурильных труб;
обеспечивают ведущую секцию бурильной колонны с возможностью механического соединения с самой верхней бурильной трубой;
обеспечивают механизм привода с возможностью механического соединения с упомянутой ведущей секцией колонны для вращения бурильной колонны;
обеспечивают первую беспроводную подсистему приемопередатчика, которая смонтирована на упомянутой ведущей секции бурильной колонны, чтобы вращаться вместе с бурильной колонной;
обеспечивают кабель, электрически соединенный, у верхнего замка упомянутой самой верхней кабельной бурильной трубы между упомянутой системой телеметрии бурильной колонны и упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчик; и
обеспечивают вторую беспроводную подсистему приемопередатчика, соединенную с упомянутой процессорной подсистемой наверху скважины, вторая подсистема приемопередатчика осуществляет двустороннюю связь с упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчика.
33. Способ по п.32, который дополнительно содержит этап обеспечения, примерно у верха бурильной колонны, датчиков для измерения параметров бурения, в которых сигналы от указанных датчиков выводятся на упомянутый кабель.
34. Способ по п.33, в котором упомянутый этап, на котором обеспечиваются указанные датчики, содержит, по меньшей мере, один датчик, который выбирают из группы, состоящей из датчика температуры, датчика давления, датчика колебаний, датчика крутящего момента, датчика ускорения и датчика вращения.
35. Способ по п.32, который дополнительно содержит этап, на котором кодируют сигналы, которые передаются по двусторонней связи между упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчика и упомянутой второй беспроводной подсистемой приемопередатчика.
36. Способ по п.32, который дополнительно содержит этап, на котором сжимают сигналы, которые передаются по двусторонней связи между упомянутой первой беспроводной подсистемой приемопередатчика и упомянутой второй беспроводной подсистемой приемопередатчика.
37. Способ генерирования электроэнергии в области ведущей колонны, применяемый при бурении в толще пород ствола скважины с использованием:
буровой установки, бурильной колонны, в общем, верхний конец которой имеет возможность механического соединения с буровой установкой и возможность подвешиваться на буровой установке, ведущая секция бурильной колонны с возможностью механического соединения с самой верхней кабельной бурильной трубой упомянутой бурильной колонны, и механизма привода с возможностью механического соединения с упомянутой бурильной колонной для вращения ведущей секции колонны и бурильной колонны; способ содержит следующие этапы: обеспечивают остановку генерирования электроэнергии, которая имеет первый составляющий элемент, который монтируется на упомянутой ведущей колонне для перемещения с ней; и производят электроэнергию в зоне упомянутой ведущей колонны в результате перемещения упомянутого первого составляющего элемента.
38. Способ по п.37, в котором упомянутый этап, на котором производят электроэнергию посредством колебаний упомянутого первого составляющего элемента.
39. Способ по п.32, который дополнительно содержит то, что второй составляющий элемент монтируется на неподвижном участке буровой установки, и в котором упомянутый этап, на котором производят электроэнергию посредством относительного перемещения упомянутого первого составляющего элемента относительно упомянутого второго составляющего элемента.
40. Способ по п.37, в котором упомянутое относительное перемещение содержит вращение упомянутого первого составляющего элемента относительно упомянутого второго составляющего элемента.