ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предлагаемое устройство относится к области передачи скважинной информации по беспроводному электромагнитному каналу связи. Предпочтительная область применения - бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Известны устройства для передачи данных из скважины на поверхность посредством тороидальных трансформаторов через буровую колонну, в которых сердечник трансформатора размещен коаксиально на колонне буровых труб (УБТ). На сердечник намотана передающая обмотка, связанная с электронной схемой \передатчиком, источником информации\. (Пат. США №4057781, МПК G 01V 1/00, пат. США №4725837, МПК G01V 1/40, пат. США №4578675, МПК G01V 1/00 - прототип). Известные устройства не предусматривают двусторонней передачи данных, их сложно настроить на оптимальную работу в широком диапазоне свойств окружающей среды.
Цель - разработка надежного канала связи на основе тороидальных трансформаторов для нескольких скважинных устройств между собой и с поверхностью.
Приемно-передающее устройство для скважинного оборудования включает тороидальный сердечник с обмоткой, размещенный коаксиально на колонне бурильных труб (УБТ), обмотка соединена с выходом устройства управления, на вход которого подается сигнал, предназначенный для передачи. Введены дополнительно одна или несколько обмоток, имеющие разные характеристики и размещенные на тороидальном сердечнике, все обмотки соединены со входами и выходами устройства управления.
Приемно-передающее устройство, в котором для улучшения коэффициента связи со средой распространения сигналов и для повышения адаптации к изменению внешних условий передачи сигнала тороидальный сердечник выполнен составным, причем некоторые обмотки охватывают все части сердечника.
Для повышения надежности в устройство с одинарным или составным сердечником к одному из концов обмотки, выполняющей роль приемной, подключен ключ, соединенный с устройством управления.
На фиг. 1 изображена УБТ 1 с коаксиально размещенным на ней тороидальным сердечником 2, на котором намотаны несколько обмоток 3 и 4 (на рисунке показаны две обмотки). Концы обмоток 3 и 4 соединены с устройством управления 5. Между устройством управления 5 и обмоткой, выполняющей функцию приемной, (в данном случае - обмотка 4) может быть размещен ключ 6.
На фиг. 2 тороидальный сердечник выполнен состоящим из двух частей 7 и 8, обмотка 3 охватывает часть сердечника 7, обмотка 4 - намотана на обе части сердечника 7 и 8.
В начале работы опытным путем подбирают число витков обмоток, материал и конструкцию сердечника, месторасположение обмоток, все это зависит от среды, окружающей скважину, объема передаваемой информации, дальности канала связи и т.п.В скважину в составе УБТ 1 опускают скважинные устройства, нуждающиеся в связи с поверхностью или между собой, например, наддолотный модуль, телесистему или дистанционно управляемое скважинное устройство (на рисунках не показано). Коаксиально на УБТ 1 вблизи каждого скважинного устройства размещают тороидальный сердечник 2 (или 7, 8) с обмотками 3 и 4, соединенными с устройством управления 5, и опускают в составе УБТ 1 в скважину. При этом каждое скважинное устройство включено в режим приема. Устройство управления 5 в зависимости от назначения скважинного устройства, содержит, например, датчики, микропроцессор, кодирующий результат измерений датчиков, модулятор, превращающий кодированный результат в сигнал, который подается в передающую обмотку 3.
При необходимости передать команду с поверхности к какому-либо скважинному устройству включают наземное передающее устройство, которое может быть выполнено любым известным способом для электромагнитного канала связи, в том числе и с использованием предложенного здесь тороидального трансформатора. Наземное передающее устройство формирует электрический сигнал с определенной частотой и модуляцией. Сформированный сигнал передают по УБТ 1 и окружающим породам к обмотке 4, преобразующей ток, текущий вдоль продольной оси УБТ 1 в электрический сигнал и передает его на скважинное устройство.
При необходимости передать информацию с одного скважинного устройства на другое или на поверхность, устройство управления 5 отключает приемную обмотку 4 от цепи, подключает передающую обмотку 3 и начинает передавать информацию. Для повышения надежности устройства при его работе в режиме передачи информации можно с помощью ключа 6 отключить приемную обмотку 4 от входных цепей устройства управления 5, что предотвратит поступление трансформированного повышенного напряжения передачи.
Использование предлагаемого приемно-передающего устройства позволяет при каждом его использовании максимально легко и быстро адаптировать к условиям работы и повысить таким образом эффективность работы.