БЕСКАБЕЛЬНАЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к области промысловой геофизики и может быть использована при бурении наклонных и горизонтальных скважин в процессе передачи забойных параметров на поверхность.
Известна телеметрическая система, использующая для передачи на поверхность информации о забойных параметрах электромагнитный канал связи. Система содержит модуль с измерительными датчиками, 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.
Решить проблему передачи электромагнитного сигнала в сложных условиях можно путем уменьшения расстояния между передатчиком и приемной антенной.
С этой целью в телеметрической системе по патенту РФ №2140539 (МПК 6 Е 21 В 47/12, опубл. 1999) скважинную аппаратуру с измерительными преобразователями соединяют проводным каналом связи с передатчиком, установленным в электрическом разделителе колонны (ЭРК) в верхней части скважины. Информация о забойных параметрах поступает со скважинной аппаратуры по каротажному кабелю на передатчик и электрический разделитель колонны. Распространяемый по породе сигнал улавливается антенной приемно-обрабатывающего комплекса на поверхности (патент РФ №2140539, МПК 6 Е 21 В 47/12, опубл. 1999).
Такая система является недостаточно надежной, т.к. каротажный кабель, находящийся в среде циркулирующего бурового раствора, испытывает значительные нагрузки, что может привести к его повреждению и отказу телеметрической системы в целом. Кроме того, по мере удаления ЭРК от забоя возрастают требования к его прочности, вызванные необходимостью приложения значительного растягивающего усилия для освобождения колонны от возможного прихвата ниже разделителя. При такой компоновке телесистемы становится также невозможным прохождение каротажных приборов через электрический разделитель колонны до измерительной части телесистемы при промежуточных каротажах.
Сократить расстояние между передатчиком и приемной антенной можно путем размещения последней в скважине.
В бескабельной телеметрической системе по патенту РФ №2243377 (МПК 7 Е 21 В 47/12, опубл. 2004), принятой за прототип, антенна установлена ниже экранирующего пласта в дополнительной скважине, заполненной буровым раствором, и соединена кабелем с наземным приемным устройством. Телеметрическая система содержит скважинный прибор с блоком измерительных датчиков, электронный передающий блок, блок электропитания, электрический разделитель колонны, выполняющий функции диполя.
Специальное бурение дополнительной скважины требует очень больших материальных затрат и экономически нецелесообразно, поэтому применение такого устройства ограничено наличием вблизи от пробуриваемой скважины другой, неиспользуемой. При этом не исключено, что на некоторой глубине траектория дополнительной скважины уйдет в сторону от направления бурения, пласты породы, пересекаемые дополнительной и пробуриваемой скважинами, будут значительно отличаться по своим свойствам, что скажется на возможности получения информации и ее достоверности. Поэтому известное устройство, даже в тех случая, когда оно может быть использовано, не гарантирует получения точных сведений о забойных параметрах.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание полезной модели, является повышение надежности получения забойной информации от скважинного прибора с электромагнитным каналом связи в неблагоприятных для прохождения электромагнитного сигнала условиях: при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью или при наличии помех от работающего наземного бурового оборудования.
Поставленный технический результат достигается тем, что бескабельная телеметрическая система, включающая скважинный прибор с блоком измерительных датчиков, электронным передающим блоком и блоком электропитания, электрический разделитель буровой колонны с функцией диполя, наземное приемное устройство, антенну, установленную в скважине, дополнительно содержит передатчик, формирующий гидравлические импульсы (пульсатор), входящий вместе с антенной для приема электромагнитных сигналов с диполя в состав ретрансляционного модуля, включающего также блок электропитания и блок усиления принимаемого электромагнитного сигнала и преобразования его в сигнал управления пульсатором, а наземное приемное устройство соединено с датчиком давления промывочной жидкости и/или с наземной антенной.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 представлен общий вид бескабельной телеметрической системы для передачи забойной информации.
Бескабельная телеметрическая система содержит скважинный прибор, включающий блок измерительных датчиков 1, блок электропитания 2, выполненный в виде генератора переменного тока, электронный передающий блок 3, и электрический разделитель буровой колонны 4 с функцией диполя. В колонне бурильных труб установлен также ретрансляционный модуль 5, содержащий антенну 6 для приема электромагнитных сигналов с диполя, блок электропитания 7, блок 8 усиления принимаемого электромагнитного сигнала и преобразования его в сигнал управления пульсатором 9, формирующим
импульсы давления промывочной жидкости. Наземное оборудование телеметрической системы содержит приемное устройство 10, соединенное с симметричной антенной 11, и с датчиком давления промывочной жидкости 12.
Бескабельная телеметрическая система работает следующим образом. Информация о забойных параметрах, получаемая измерительными датчиками 1 скважинного прибора, поступает на электронный передающий блок 3, формирующий электромагнитный сигнал, подаваемый на диполь, образованный электрическим разделителем буровой колонны 4. По электромагнитному каналу связи сигнал передается на антенну 6 ретрансляционного модуля 5. В блоке 8 сигнал фильтруется, усиливается и преобразуется в сигнал управления пульсатором 9. Пульсатор 9 формирует гидравлические импульсы, принимаемые датчиком давления промывочной жидкости 12, соединенным с приемным устройством 10.
Таким образом, телеметрическая система передает информацию о забойных параметрах сначала по электромагнитному, а потом по гидравлическому каналам связи.
Бескабельная телеметрическая система может работать, используя только электромагнитный канал связи, принимая электромагнитный сигнал с диполя 4 наземной антенной 11. При снижении амплитуды передаваемого электромагнитного сигнала в экранирующих пластах с высокой проводимостью, при проведении работ на больших глубинах или из-за помех от работающего наземного бурового оборудования в компоновку системы вводят ретрансляционный модуль, обеспечивающий передачу информации по гидравлическому каналу связи.
Бескабельная телеметрическая система предлагаемой конструкции обеспечивает надежное получение забойной информации от скважинного прибора с электромагнитным каналом связи даже в неблагоприятных для прохождения электромагнитного сигнала условиях: при бурении на больших глубинах, при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью или при наличии помех от работающего наземного бурового оборудования.