ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЗАБОЙНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к области промысловой геофизики и может быть использовано при бурении наклонных и горизонтальных скважин в процессе передачи забойных параметров на поверхность.
Известна телеметрическая система, использующая для передачи забойной информации о параметрах бурения гидравлический канал связи (Молчанов А.А., Лукьянов Э.Е., Рапин В.А. «Геофизические исследования горизонтальных нефтегазовых скважин», Санкт-Петербург, 2001, с.206-208). Однако, такая система, особенно ее измерительная часть, имеет очень высокую стоимость.
Наибольшее распространение, благодаря своей относительной дешевизне и высоким потребительским свойствам, получила телеметрическая система с электромагнитным каналом связи. Система содержит модуль с измерительными датчиками, модуль электропитания, передатчик и электрический разделитель колонны (Молчанов А.А., Лукьянов Э.Е., Рапин В.А. «Геофизические исследования горизонтальных нефтегазовых скважин», Санкт-Петербург, 2001, с.98-102).
Недостатком такой системы является снижение амплитуды передаваемого электромагнитного сигнала при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью или из-за помех от работающего наземного бурового оборудования, что затрудняет, а иногда делает невозможным получение данных о забойных параметрах.
Известна телеметрическая система с электромагнитным каналом связи (свидетельство на полезную модель РФ 27839, Кл. Е 21 В 47/12). Телесистема имеет наддолотный модуль, который содержит измерительные датчики и передающее устройство, действующее на небольшом расстоянии. Непосредственно над забойным двигателем установлен электрический разделитель. Передающее устройство наддолотного модуля имеет малую мощность и предназначено для передачи сигналов от датчиков на передатчик
(электрический разделитель), способный доставить их на наземную поверхность. Система может работать только в описанной компоновке, ей присущи все недостатки, что и стандартной телеметрической системе с электромагнитным каналом связи. Телесистема не содержит каких-либо средств, обеспечивающих передачу забойной информации в неблагоприятных для электромагнитного сигнала условиях. При этом длина канала связи не отличается от стандартного электромагнитного канала.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является телеметрическая система по патенту US 5160925 Кл. G 01 V 1/00. В основе известного устройства лежит телесистема с гидравлическим каналом связи. Телеметрическая система содержит размещенную в скважине аппаратуру, включающую измерительный модуль, модуль электропитания, электронный передающий блок, устройство, осуществляющее передачу информации по электромагнитному каналу связи. Модуль с измерительными датчиками расположен рядом с долотом (или в долоте) и имеет передающее устройство, выполненное в виде тороидальной антенны, предназначенной для передачи сигнала на приемное устройство ретранслятора. Ретранслятор расположен непосредственно выше турбины и содержит передатчик, формирующий импульсы гидравлического канала связи, предающий информацию на датчик давления наземного приемного устройства.
Электромагнитный приемопередатчик известной телесистемы работает на высоких частотах от 100 до 10000 Гц и имеет малую мощность, поэтому сигнал от него не может быть принят на земной поверхности. Известная телесистема работает только в данной компоновке, она не может работать только по электромагнитному каналу или только по гидравлическому каналу. Если прием гидравлического импульса будет затруднен (например, при нарушении состава бурового раствора), система не сможет передавать забойную информацию. Дальность возможного действия известной системы не отличается от дальности стандартной системы с гидравлическим каналом связи.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание изобретения, является обеспечение возможности получения забойной информации от скважинного прибора телеметрической системы с электромагнитным каналом связи при бурении в неблагоприятных для передачи электромагнитного сигнала условиях и при бурении скважин на больших глубинах (или большой протяженности).
Поставленный технический результат достигается тем, что в телеметрической системе, содержащей размещенную в скважине аппаратуру, включающую измерительный модуль, модуль электропитания, электронный передающий блок, устройство, осуществляющее передачу информации по электромагнитному каналу связи, и автономный ретрансляционный модуль, включающий антенну, принимающую электромагнитный сигнал, и передатчик, формирующий импульсы гидравлического канала связи, и датчик давления наземного приемного устройства, устройство, осуществляющее передачу информации по электромагнитному каналу связи, выполнено в виде электрического разделителя колонны, а наземное приемное устройство имеет антенну для приема электромагнитного сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 представлен общий вид телеметрической системы.
Телеметрическая система для передачи забойной информации содержит скважинную аппаратуру, включающую измерительный модуль 1, модуль электропитания 2, электронный передающий блок 3, электрический разделитель колонны 4 с функцией диполя для передачи информации по электромагнитному каналу связи. Ретрансляционный модуль 5 содержит антенну 6, блок электропитания 7, блок 8 усиления электромагнитного сигнала и преобразования его в сигнал управления передатчиком 9, формирующим импульсы давления промывочной жидкости. Приемное устройство 10 соединено с наземной антенной 11 для приема электромагнитного сигнала и с датчиком давления промывочной жидкости 12.
Телеметрическая система может работать, используя только электромагнитный канал связи. Информация о забойных параметрах, получаемая измерительным модулем 1 скважинного прибора, поступает на электронный передающий блок 3, формирующий электромагнитный сигнал, подаваемый на электрический разделитель 4, распространяется по породе и улавливается антенной 11 наземной приемной аппаратуры 10. При возникновении затруднений в приеме информации в компоновку системы вводят ретрансляционный модуль 5, обеспечивающий передачу информации по гидравлическому каналу связи. Передаваемый электрическим разделителем 4 электромагнитный сигнал улавливается антенной 6 ретрансляционного модуля, преобразуется в блоке 8 в электрический сигнал, управляющий передатчиком 9, формирующим импульсы давления промывочной жидкости, принимаемые датчиком давления 12. Затем сигнал поступает в приемное устройство 10.
Предлагаемая телеметрическая система позволяет удлинить линию связи. За основу берется телеметрическая система с электромагнитным каналом. Система используется до той глубины (длины) скважины, пока это возможно. Когда сигнал значительно ослабевает, в колонну устанавливают ретранслятор и продолжают бурение с той же электромагнитной телесистемой. Ретранслятор может быть установлен на значительном расстоянии от скважинного прибора с измерительными датчиками. Сигнал будет передаваться последовательно по электромагнитному и гидравлическому каналам связи.
Предлагаемая телеметрическая система сочетает в себе преимущества систем с электромагнитным каналом связи (невысокая стоимость, технологичность, удобство обслуживания) и гидравлических систем (качество связи). Достоинством системы является то, что при работе в обоих режимах используется один и тот же скважинный прибор.
Применение разработанной телеметрической системы позволило получать забойную информацию от стандартного скважинного прибора в неблагоприятных для передачи электромагнитного сигнала условиях: при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой
проводимостью или из-за помех от работающего наземного оборудования. За счет передачи информации последовательно сначала по электромагнитному, а потом по гидравлическому каналам связи, можно значительно увеличить глубину скважин, пробуриваемых с использованием телеметрических систем с электромагнитным каналом связи.