Устройство для размещения спускового инструмента, способ передачи и/или приема сигнала через земную формацию и способ измерения характеристик земной формации с использованием спускового инструмента

Устройство для размещения спускового инструмента, способ передачи и/или приема сигнала через земную формацию и способ измерения характеристик земной формации с использованием спускового инструмента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится, в общем, к исследованию глубинных земных формаций, к устройствам и способам для передачи и/или приема сигналов через металлический трубчатый элемент и, в частности, к устройству для размещения спускового инструмента.

Каротаж удельного электрического сопротивления и гамма-каротаж относятся к двум оценочным измерениям, наиболее часто выполняемым при геофизических исследованиях в скважинах. Такие измерения используют для обнаружения и оценки свойств потенциальных нефтегазоносных зон в глубинных формациях. Во многих скважинах, особенно при небольшой стоимости скважин, выполняют только два измерения, а при большей стоимости скважины измерения выполняют на поверхности и в промежуточных секциях.

Эти способы каротажа осуществляют различными путями.

Скважинный инструмент, содержащий ряд передающих устройств и детекторов, предназначенных для измерения различных параметров, можно опускать на конце кабеля или талевого троса. Кабель, который присоединяют к передвижному центру обработки какого-либо вида на поверхности, является средством, по которому параметрические данные передаются на поверхность. С помощью тросового каротажа такого типа становится возможным измерение параметров скважины и формации как функции глубины, т.е. по мере того как прибор вытягивают вверх по стволу скважины.

В некоторых скважинах, когда время бурения учтено в общей стоимости, осуществлять каротаж невозможно, поскольку тросовый каротаж является слишком дорогостоящим. Доведение параметров скважины до необходимых для тросового каротажа, монтаж опускаемого в скважину на тросе инструмента и время для опускания и вытягивания опускаемых в скважину на тросах инструментов сокращают время бурения. Горизонтальные или наклонные скважины также характеризуются повышенной стоимостью и в них трудно использовать связанные с тросом инструменты.

Альтернативой способам тросового каротажа является сбор данных о рабочих условиях в скважине во время процесса бурения. При сборе и обработке такой информации во время процесса бурения бурильщик может изменять или корректировать ключевые стадии бурильных работ, чтобы оптимизировать работу. Последовательность операций по сбору данных о рабочих условиях в скважине и относительно перемещения бурильной колонны со скважинным буровым оборудованием и инструментом во время бурильных работ известна как способ скважинного исследования во время бурения. Аналогичные способы, направленные больше на измерение параметров формации, чем на перемещение бурильной колонны, известны как способы каротажа во время бурения. Как и в случае тросового каротажа, использование инструментов для каротажа во время бурения и скважинного исследования во время бурения не может быть обоснованным, вследствие высокой стоимости оборудования и соответствующей эксплуатации, поскольку инструменты находятся в скважине в продолжении всего времени бурения.

Каротаж во время спускоподъемного цикла является эффективной в части стоимости альтернативой способам каротажа во время бурения и скважинного исследования во время бурения. При каротаже во время спускоподъемного цикла «спусковой» инструмент небольшого диаметра опускают в скважину по бурильной колонне по окончании работы долота, непосредственно до вытягивания бурильной колонны. Спусковой инструмент используют для измерения физических показателей скважины, когда бурильную колонну извлекают или поднимают из скважины. Во время подъема измеренные данные записываются как функции времени в запоминающем устройстве инструмента. На поверхности во втором комплекте оборудования во время подъема записывается глубина долота в зависимости от времени, и это обеспечивает возможность сравнения измерений по глубине.

В патенте США №5589825 описан способ каротажа во время спускоподъемного цикла с использованием скважинного зонда для каротажа, выполненного с возможностью перемещения по бурильной колонне в переводнике бурильной колонны. В патенте США №5589825 описан переводник, имеющий оконную конструкцию для обеспечения возможности передачи сигнала между заключенным в корпус скважинным зондом для каротажа и стволом скважины. Оконная конструкция может находиться в открытом или закрытом состоянии. Недостаток предложенного устройства заключается в том, что при открытом окне скважинный зонд для каротажа подвергается воздействию шероховатого и абразивного окружения скважины, при этом обломки выбуренной породы могут повредить скважинный зонд и заклинить оконную конструкцию. На больших глубинах скважинные условия постепенно становятся более неблагоприятными. На глубинах от 5000 до 8000 м имеют место температуры около 260°С и давления около 170 МПа. Это усиливает разрушение внешних или открытых элементов скважинного зонда. Поэтому конструкция с открывающимся окном является непрактичной в скважинных условиях.

В заявке на патент Великобритании №2337546А описана конструкция из композиционного материала, заключенная внутри удлинителя, для обеспечения возможности прохождения электромагнитной энергии при измерениях во время бурильных работ. В указанной заявке №2337546А описан удлинитель, имеющий канавки или выемки с заделанными крышками из композиционного материала. Недостаток устройства, предложенного в заявке №2337546А, заключается в использовании композиционных материалов для изготовления неразъемных деталей удлинителя. Усталостные нагрузки (т.е. изгиб и вращение бурильной трубы) являются следствием бурильных работ. Когда бурильная труба подвергается изгибу или кручению, форма канавок или выемок изменяется, что приводит к разрушению устройства в результате напряжений или к ухудшению уплотнения. Когда композиционный материал и металл должны работать механически как одно целое, как это описано в указанной заявке Великобритании №2337546А, различия в свойствах между металлом и композиционным материалом крышек трудно компенсировать соответствующим образом. Поэтому повышенная склонность к разрушению при экстремальных напряжениях и нагрузках, возникающих во время бурильных работ, делает непрактичной реализацию описанной конструкции.

В патентах США №№5988300 и 5944124 описана трубчатая конструкция из композиционного материала, выполненная с возможностью использования в бурильной колонне. В указанных патентах описана составная конструкция, включающая в себя трубу, объединенную с концевыми фитингами и соединенную с концевыми фитингами посредством внешней обмотки. В дополнение к высокой стоимости изготовления еще одним недостатком этой конструкции является то, что конструкция, состоящая из многих частей, более предрасположена к разрушению при экстремальных напряжениях, возникающих во время бурильных работ.

В патенте США №5939885 описано устройство для каротажа скважин, содержащее установочный элемент, снабженный рамочными антеннами и размещенный внутри снабженного щелями удлинителя. Однако устройство не рассчитано на выполнение каротажных операций во время спускоподъемного цикла. В патентах США №№4041780 и 4047430 описан каротажный прибор, который прокачивают вниз в бурильную колонну для получения каротажных диаграмм. Однако для использования устройства, предложенного в указанных патентах №№4041780 и 4047430, необходимо поднимать из скважины всю бурильную колонну (для удаления бурового долота) до того, как можно будет осуществить какой-либо каротаж. Поэтому во многих случаях бурильных работ реализация описанного устройства не является практичной и эффективной по затратам.

В патенте США №5560437 описаны способ телеметрии и устройство для выполнения измерений скважинных параметров. В указанном патенте №5560437 описан каротажный зонд, который выталкивают в бурильную колонну. Каротажный зонд содержит на одном конце датчик, который устанавливается в заданное положение в отверстии, имеющемся в специальном буровом долоте на конце бурильной колонны. При этом датчик непосредственно обращен к скважине. Недостаток устройства, предложенного в указанном патенте №5560437, заключается в том, что датчик не защищен от опасных условий скважины. Кроме того, использование небольшого датчика, выступающего через небольшое отверстие, не имеет практического значения при каротаже удельного электрического сопротивления.

В патенте США №4914637 описан скважинный инструмент, выполненный с возможностью развертывания и опускания в бурильную колонну от поверхности до необходимого места в колонне. Модулятор в инструменте передает на поверхность собранные данные. В патенте США №5050675 (переуступленном настоящему правопреемнику) описано снабженное отверстиями устройство, содержащее зонд с индуктивным элементом связи для передачи сигналов между поверхностью и скважинным инструментом. В патенте США №5455573 описано устройство индуктивной связи для скважинных инструментов с коаксиальной компоновкой. Кроме того, предложены способы исследования скважин с использованием снабженных щелями труб. В патенте США №5372208 описано использование секций, снабженных щелями труб в качестве частей бурильной колонны, для получения проб подземной воды во время бурения. Однако ни одно из этих предложенных устройств не относится к измерениям через трубу или к передаче сигналов.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание простого и надежного устройства для каротажа в течение спускоподъемного цикла и эффективных способов для обнаружения и оценки свойств потенциальных нефтегазоносных зон в глубинных формациях, способов для передачи и/или приема сигналов через земную формацию, способа для измерения характеристик глубинной формации с использованием усовершенствованного устройства, способного обеспечивать каротаж в течение спускоподъемного цикла, каротаж во время бурения или измерения с помощью опускаемого на тросе инструмента и способов уплотнения отверстий в поверхности трубчатых элементов, используемых при бурильных работах.

Этот технический результат достигается тем, что устройство для размещения спускового инструмента содержит переводник, имеющий удлиненное тело с трубчатыми стенками и центральным отверстием, выполненный с возможностью образования части длины бурильной колонны и содержащий, по меньшей мере, одну секцию, имеющую, по меньшей мере, одну щель, образованную в ней таким образом, что щель полностью проходит сквозь трубчатую стенку для создания непрерывного канала для прохождения сигнала, и средство для создания барьера для давления между внутренней стороной и внешней стороной трубчатой стенки у, по меньшей мере, одной щели, расположенное в центральном отверстии, и спусковой инструмент, выполненный с возможностью прохождения по бурильной колонне и вхождения в центральное отверстие переводника.

Стенки удлиненного тела могут быть выполнены полностью металлическими.

Снабженная щелями секция может быть выполнена из немагнитного материала.

Средство для создания барьера для давления может включать втулку, расположенную в совмещении со снабженной щелями секцией.

Спусковой инструмент может быть приспособлен для прокачивания через бурильную колонну или перемещения на кабеле в бурильной колонне.

Спусковой инструмент на одном конце может содержать соединительное средство, приспособленное для извлечения спускового инструмента из отверстия переводника.

Устройство может дополнительно содержать контактное средство, расположенное между спусковым инструментом и стенкой центрального отверстия и приспособленное для обеспечения прохождения электрического тока между спусковым инструментом и указанной стенкой при расположении инструмента в центральном отверстии.

Спусковой инструмент может содержать постоянный магнит.

Спусковой инструмент может содержать модулятор для дистанционного сообщения при расположении спускового инструмента в переводнике.

Спусковой инструмент может содержать средство для хранения данных.

Спусковой инструмент может содержать, по меньшей мере, одну антенну, приспособленную для передачи и/или приема электромагнитной энергии.

Переводник может содержать средство для размещения спускового инструмента, выполненное с возможностью расположения спускового инструмента внутри центрального отверстия таким образом, чтобы, по меньшей мере, одна антенна инструмента находилась в совмещении со снабженной щелями секцией в переводнике.

Переводник может быть приспособлен с указанным средством в центральном отверстии фокусировать по меньшей мере одну антенну, расположенную на спусковом инструменте при его расположении в переводнике.

По меньшей мере, одна антенна спускового инструмента может быть окружена экраном, имеющим, по меньшей мере, одну щель, образованную в нем.

Спусковой инструмент может содержать, по меньшей мере, одну образованную в нем полость, приспособленную для размещения антенны.

Спусковой инструмент может содержать один источник гамма-излучения.

Переводник может содержать эксцентриковое средство для обеспечения эксцентриситета спускового инструмента в центральном отверстии при расположении спускового инструмента в переводнике.

Спусковой инструмент может содержать, по меньшей мере, один детектор гамма-излучения.

Спусковой инструмент может содержать источник нейтронов.

Согласно изобретению создан способ передачи и/или приема сигнала через земную формацию, при котором бурят скважину в земной формации с использованием бурильной колонны, содержащей переводник, имеющий удлиненное тело с трубчатыми стенками, по меньшей мере, одну секцию, имеющую, по меньшей мере, одну щель, образованную в ней и полностью проходящую сквозь трубчатую стенку для создания непрерывного канала для прохождения сигнала, и средство для создания барьера для давления между внутренней стороной и внешней стороной трубчатой стенки, расположенное внутри центрального отверстия у по меньшей мере одной щели, располагают внутри переводника спусковой инструмент со средством для передачи сигналов и/или со средством для приема сигналов, размещают спусковой инструмент внутри переводника таким образом, чтобы, по меньшей мере, одно средство для передачи или приема сигналов совмещалось с, по меньшей мере, одной снабженной щелями секции в переводнике и передают или принимают сигнал через формацию соответственно с помощью средства для передачи сигналов или средства для приема сигналов.

При передаче или приеме сигнала через формацию можно передавать сигнал на другой переводник бурильной колонны или принимают сигнал от другого переводника бурильной колонны.

Можно использовать средство для передачи сигналов, выполненное с возможностью передачи электромагнитной энергии, и средство для приема сигналов, выполненное с возможностью приема электромагнитной энергии.

Можно дополнительно устанавливать связь принятой электромагнитной энергии с удельным электрическим сопротивлением формации.

Расположение спускового инструмента в переводнике можно осуществлять при расположении переводника на поверхности формации.

Расположение спускового инструмента в переводнике можно осуществлять посредством перемещения спускового инструмента через бурильную колонну для помещения его в переводник.

Можно дополнительно осуществлять сопоставление полученного сигнала с положением переводника в скважине.

Можно дополнительно осуществлять телеметрию данных, представляющих полученный сигнал из местоположения, удаленного от переводника.

Можно дополнительно осуществлять хранение данных, представляющих полученный сигнал в средстве для хранения данных в спусковом инструменте.

Принимать или передавать сигнал через формацию можно при извлечении бурильной колонны из скважины.

Согласно изобретению создан также способ измерения характеристик земной формации, окружающей скважину, при котором используют спусковой инструмент с, по меньшей мере, одним средством для передачи сигналов, или с, по меньшей мере, одним средством для приема сигналов, с концевым средством, способным принимать ловильную головку или кабельное соединение, располагают спусковой инструмент в переводнике на бурильной колонне для измерения характеристик формации, используют средства для передачи или приема при прохождении бурильной колонной скважины, переводник, имеющий удлиненное тело с центральным отверстием и включающий по меньшей мере одну щель, образованную в нем, для обеспечения канала для прохождения сигнала, и средство для создания барьера для давления между внутренней стороной и внешней стороной переводника у, по меньшей мере, одной щели.

Расположение спускового инструмента в переводнике можно осуществлять при расположении переводника на поверхности земли для измерения характеристик формации при бурении.

Можно осуществлять расположение спускового инструмента в переводнике посредством перемещения инструмента через бурильную колонну для размещения в переводнике для измерения характеристик формации при извлечении бурильной колонны из скважины.

Другие особенности и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания со ссылками на чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схематичный вид спускового инструмента согласно изобретению;

фиг.2а - разрез спускового инструмента согласно изобретению, при этом показаны антенна с соответствующим электромонтажом и отверстия;

фиг.2b - схематичный вид экранирующей конструкции согласно изобретению, окружающей антенну спускового инструмента;

фиг.3 - схематичный вид трубчатого элемента со снабженными щелями секциями согласно изобретению;

фиг.4а и 4b изображают схематичные виды спускового инструмента согласно изобретению, зацепленного внутри трубчатого элемента;

фиг.5 изображает график, иллюстрирующий зависимость между размерами щелей трубчатого элемента и ослаблением проходящей электромагнитной энергии;

фиг.6 - схематичный вид спускового инструмента согласно изобретению в компоновке с центратором;

фиг.7а - разрез трубчатого элемента с барьером для давления согласно изобретению;

фиг.7b - сечение по линии А-А на фиг.7а трубчатого элемента с тремя щелями;

фиг.8а - разрез трубчатого элемента с еще одной конфигурацией барьера для давления согласно изобретению;

фиг.8b - сечение по линии В-В на фиг.8а трубчатого элемента с тремя щелями;

фиг.9а - разрез спускового инструмента, расположенного в совмещении с барьером для давления согласно изобретению;

фиг.9b - вид сверху спускового инструмента и барьера для давления, показанных на фиг.9а;

фиг.10 - разрез компоновки барьера для давления и трубчатого элемента согласно изобретению;

фиг.11 - разрез снабженного щелью трубчатого элемента со вставкой, уплотнением и стопорной втулкой согласно изобретению;

фиг.12а и 12b изображают разрезы и местные разрезы снабженной щелью трубчатой секции согласно изобретению с конической щелью и с соответствующей конической вставкой;

фиг.13а изображает схематичный вид спускового инструмента и смещенной от центра антенны внутри трубчатого элемента согласно изобретению;

фиг.13b и 13с изображают схематичные виды спускового инструмента и антенны, окруженной фокусирующим экраном, согласно изобретению, при этом показан эффект экранирования магнитного и электрического полей;

фиг.14 изображает вид сверху экранирующей конструкции согласно изобретению, образованной внутри отверстия трубчатого элемента;

фиг.15 - схематичный вид экранирующей конструкции согласно изобретению, образованной полостью внутри спускового инструмента;

фиг.16 - схематичный вид спускового инструмента согласно изобретению, включающего в себя модулятор, и зацепленного внутри трубчатого элемента;

фиг.17 - схематичный вид компоновки спускового инструмента, показанного на фиг.16, используемого для радиосвязи в реальном времени с отдаленным скважинным инструментом;

фиг.18 - схематичный вид компоновки спускового инструмента согласно изобретению для измерений пористости с использованием методов ядерного магнитного резонанса;

фиг.19а и 19b изображают схематичные виды компоновок антенн спускового инструмента согласно изобретению внутри трубчатых элементов;

фиг.20 изображает схематичные виды трубчатого элемента и спускового инструмента с индуктивными элементами связи согласно изобретению;

фиг.21 - вид сверху и схематичный вид смещенного от центра спускового инструмента и трубчатого элемента с индуктивными элементами связи согласно изобретению;

фиг.22а и 22b изображают схематичные виды индуктивных элементов связи согласно изобретению внутри спускового инструмента и трубчатого элемента;

фиг.23 изображает разрез индуктивного элемента связи и экрана согласно изобретению, установленных в трубчатом элементе;

фиг.24 - упрощенная схема индуктивного элемента связи согласно изобретению;

фиг.25 - схема последовательности стадий, иллюстрирующая способ согласно изобретению для передачи и/или приема сигнала через земную формацию;

фиг.26 - схема последовательности стадий, иллюстрирующая способ согласно изобретению для измерения характеристики земной формации, окружающей скважину;

фиг.27 - схема последовательности стадий, иллюстрирующая способ согласно изобретению для уплотнения отверстия в поверхности трубчатого элемента; и

фиг.28 - схема последовательности стадий, иллюстрирующая способ согласно изобретению для уплотнения сквозного отверстия в поверхности трубчатого элемента.

В интересах ясности не все особенности вариантов осуществления настоящего изобретения рассмотрены в этом описании изобретения. Следует учесть, что, хотя разработка любого такого варианта осуществления может быть сложной и трудоемкой, она тем не менее является рутинным делом для обычного специалиста в области техники, к которой относится данное изобретение, извлекающего пользу из этого раскрытия.

Устройство согласно изобретению состоит из двух основных деталей, спускового инструмента и удлинителя. Далее удлинитель будет именоваться переводником.

1. Спусковой инструмент

На фиг.1 показан вариант осуществления спускового инструмента 10 согласно изобретению. Спусковой инструмент 10 представляет собой удлиненную металлическую оправку небольшого диаметра, в которой можно разместить одну или несколько антенн 12, источники, датчики (использованные здесь термины датчик и детектор являются взаимозаменяемыми), магниты, узел генератора и детектора гамма-излучения, узел генерации и обнаружения нейтронов, различную электронику, аккумуляторные батареи, скважинный процессор, генератор частоты, порт вывода и считывания и записывающее запоминающее устройство (не показаны).

К спусковому инструменту 10 не предъявляются такие механические требования, как к переводнику. Поэтому на него наложены существенно меньшие механические ограничения. Спусковой инструмент 10 имеет посадочный механизм (хвостовик) 14 на нижнем конце и ловильную головку 16 на верхнем конце. Ловильная головка 16 позволяет захватывать спусковой инструмент 10 и извлекать из переводника при использовании известного инструмента для извлечения, такого как описанный в патенте США №5278550 (переуступленном настоящему правопреемнику). Преимущество извлекаемого спускового инструмента 10 заключается в снижении затрат на оставляемые в скважине инструменты.

Как показано на фиг.2а, каждая антенна 12 спускового инструмента 10 состоит из многовитковой проволочной рамки, помещенной в эпоксидную композицию 18 со стекловолокном, расположенной в канавке герметичного кожуха спускового инструмента 10 и уплотненной напрессованным резиновым материалом 20. Ввод 22 обеспечивает проход для проводки антенны 12 и выходит во внутреннее отверстие 24 в спусковом инструменте 10. Как известно из области техники, к которой относится изобретение, каждая антенна 12 может работать на прием или передачу электромагнитного сигнала.

Антенна 12 излучает электрическое поле в азимутальной плоскости. Предпочтительно, каждая антенна 12 окружена экраном 26 из нержавеющей стали (аналогичным описанному в патенте США №4949045, переуступленном настоящему правопреемнику), который имеет одну или несколько осевых щелей 28, расположенных по окружности экрана 26. На фиг.2b показаны осевые щели 28, распределенные по окружности экрана 26. Короткое замыкание экранов 26 осуществляется на осевых концах металлической оправки спускового инструмента 10. Эти экраны 26 обеспечивают возможность распространения поперечного электрического излучения и наряду с этим блокируют поперечное магнитное и поперечное электромагнитное излучения. Кроме того, экраны 26 предохраняют антенны 12 от повреждения с наружной стороны. Электроника и компоновка датчиков спускового инструмента 10 сходны с описанными в патенте США №4899112 (переуступленном настоящему правопреемнику).

2. Переводник

На фиг.3 показан вариант осуществления переводника 30 согласно изобретению. Переводник 30 имеет удлиненное тело с трубчатыми стенками и центральным отверстием 32. Переводник 30 не содержит ни электроники, ни датчиков и является полностью металлическим, изготовленным предпочтительно из нержавеющей стали. Он является частью обычной компоновки низа бурильной колонны и в процессе работы долота располагается в бурильной колонне, находящейся в скважине. Переводник 30 имеет обычные резьбовые нефтепромысловые соединения (наружную и внутреннюю резьбу) на каждом конце (не показаны).

Переводник 30 содержит одну или несколько секций 36 с одной или несколькими осевыми щелями 38, расположенными на всем протяжении трубчатой стенки. Каждая удлиненная осевая щель 38 полностью проходит сквозь трубчатую стенку переводника 30 и, предпочтительно, выполнена с хорошо закругленными концами. Моделирование напряжений показало, что в стенках переводника 30 можно образовывать довольно длинные щели 38 с сохранением конструктивной целостности переводника 30. Для минимизации изгибающего момента, действующего на щель (щели) 38, на внешней поверхности переводника 30 можно выполнить снижающие напряжение канавки 40.

Каждая щель 38 образует непрерывный канал для прохождения электромагнитной энергии через переводник 30. Щели 38 блокируют поперечное магнитное излучение, но позволяют проходить поперечному электрическому излучению, хотя и с некоторым ослаблением. Степень ослабления переводником 30 поперечных электрических полей зависит от таких факторов, как частота, число щелей, ширина щелей, длина щелей, наружный диаметр и внутренний диаметр переводника, а также местоположение и размеры антенны спускового инструмента 10. Например, на фиг.5 показано затухание, вносимое переводником 30, измеренное на частоте 400 кГц, в случае 25-витковой рамки диаметром 44,45 мм, центрированной в переводнике 30 с внутренним диаметром 90,17 мм и наружным диаметром 171,45 мм, имеющем одну или две щели 38 различной длины и ширины. Как ясно из фиг.5, добавление щелей 38 или выполнение щелей более длинными или более широкими уменьшает затухание. Однако в случае только одной или двух щелей 38 шириной 12,7 мм и длиной 152,4-203,2 мм затухание, вносимое переводником 30, составляет всего примерно 15 дБ, которое является достаточно малым для многих применений.

При работе спусковой инструмент 10 прокачивают вниз и/или опускают по бурильной колонне на кабеле по окончании работы долота и приводят в зацепление внутри переводника 30. Как показано на фиг.4а, спусковой инструмент 10 принимается спусковым «башмаком» 42 внутри центрального отверстия 32 переводника 30. На фиг.4b показано расположение спускового инструмента 10 в переводнике 30, при котором каждая антенна 12, источник или датчик находится в совмещении со щелью 38 в переводнике 30. Предпочтительно, спусковой башмак 42 также оказывает фиксирующее действие для предотвращения любого осевого перемещения спускового инструмента 10 после его зацепления внутри переводника 30.

На фиг.6 показан вариант осуществления изобретения, включающий центратор 44, который служит для сохранения спускового инструмента 10 центрированным и устойчивым внутри переводника 30, смягчения ударов и уменьшения влияния перемещения инструмента 10 на измерения. Для ограничения перемещения спускового инструмента 10 и предохранения его от ударов о внутреннюю стенку переводника 30 в центральном отверстии 32 можно расположить один или несколько центраторов 44. Кроме того, для обеспечения устойчивости положения спускового инструмента 10 можно установить один или несколько рессорных листов 46, проходящих от центратора 44. Рессорные листы 46 прижаты к спусковому инструменту 10, когда он находится в зацеплении внутри переводника 30. Для удержания центратора (центраторов) 44 в переводнике 30 можно использовать болты 48 с уплотнительными кольцами 50 с сохранением барьера для давления между внутренней стороной и наружной стороной переводника 30.

В качестве альтернативы центратор 44 можно установить на спусковом инструменте 10, а не на переводнике 30 (фиг.16). В этом случае центратору 44 можно придать такую форму, чтобы он удерживался втянутым во время спуска и раскрывался, когда спусковой инструмент 10 опущен в переводник 30. Понятно, что в изобретении можно использовать центратор 44 других конфигураций, известных в области техники, к которой относится изобретение.

Спусковой инструмент 10 и переводник 30 имеют электромагнитные свойства, аналогичные свойствам коаксиального кабеля, при этом спусковой инструмент 10 функционирует как внутренний проводник, а переводник 30 функционирует как наружный проводник коаксиального кабеля. При использовании проводящего бурового раствора «коаксиальный кабель» вносит потери. При использовании бурового раствора на углеводородной основе «коаксиальный кабель» имеет небольшое затухание. Внутри переводника 30 между приемником и приемником или передатчиком и приемником может существовать паразитная связь антенн 12. Как описывалось выше, экраны 26, окружающие антенны 12, заземлены на оправке спускового инструмента 10 для минимизации емкостной связи между ними или связи по поперечному электромагнитному излучению. Кроме того, для ослабления связи по поперечному электромагнитному излучению предусмотрена электрическая симметрия антенн 12. Центраторы 44 можно также использовать в качестве контактных средств для образования высокочастотных короткозамкнутых цепей между спусковым инструментом 10 и переводником 30 для предотвращения паразитной связи. Например, чтобы гарантировать надежное короткое замыкание между спусковым инструментом 10 и переводником 30, на центраторах 44 можно установить небольшие зубчатые колеса с острыми зубьями (не показаны).

4.3. Барьер для давления

Поскольку каждая щель 38 полностью проходит сквозь стенку переводника 30, то для сохранения перепада давления между внутренней стороной и наружной стороной переводника 30 и гидравлической целостности используют барьер для давления. Существуют различные способы создания барьера для давления между внутренней стороной и наружной стороной переводника 30 в случае использования снабженных щелями секций 36.

На фиг.7а показан вариант осуществления переводника 30 с барьером для давления согласно изобретению. Внутри центрального отверстия 32 переводника 30 установлена в положении, согласованном со щелью (щелями) 38, цилиндрическая втулка 52. Втулка 52 изготовлена из материала, который является прозрачным для электромагнитной энергии. Пригодные к применению материалы включают в себя класс полиэфиркетонов, описанных в патенте США №4320224, или другие подходящие полимеры. Материал одного такого вида, называемый полиэфирэфиркетоном, изготавливает фирма Victrex USA, Inc. из Уэст-Честера, Пенсильвания. Фирмы Cytec Fiberite, Greene Tweed и BASF предлагают другие подходящие термопластичные полимеры. Еще одним пригодным для применения материалом является тетрагональная фаза циркониевой керамики, изготавливаемой фирмой Coors Ceramics из Голдена, Колорадо. Специалистам в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что эти и другие материалы можно комбинировать для изготовления подходящей для применения втулки 52.

Полиэфиркетон и полиэфирэфиркетон могут противостоять значительной нагрузке давлением и могут использоваться в тяжелых условиях скважины. Керамики могут выдерживать значительно большие нагрузки, но они не особенно стойки к удару. Для повышения прочности втулки 52 можно также использовать смеси из полиэфирэфиркетона или полиэфиркетона и стекла, углерода или кевлара.

Кроме того, в центральное отверстие 32 введены стопор 52 и распорка 56 для поддержания втулки 52, и они предназначены для перемещения и совмещения ее со щелями 38. Втулка 52 расположена между стопором 54 и распоркой 56, которые выполнены в виде полых цилиндров, устанавливаемых на одной оси в центральном отверстии 32. Предпочтительно, обе детали изготовлены из нержавеющей стали. На одном конце стопор 54 соединен со втулкой 52, при этом втулка 52 установлена соосно внутри стопора 54. Когда во время работы перепад давления на переводнике 30 возрастает, втулка 52 воспринимает нагрузку, изолируя переводник 30 от давления в щелевой области. Гидравлическая целостность на стыке между втулкой 52 и стопором 54 поддерживается уплотнительным кольцом 53. Посадочный «ключ» 55 использован для зацепления втулки 52 со стопором 54 и предотвращает поворот одной детали относительно другой (см. увеличенное изображение на фиг.7а-1). Стопорный штифт 57 проходит через переводник 30 и находится в зацеплении со свободным концом стопора 54, чтобы предотвратить поворот стопора в отверстии 32 переводника 30. Кроме того, для образования гидравлического уплотнения между стопором 54 и переводником 30 в канавках на внешней поверхности стопора 54 размещены уплотнительные кольца 59.

Во время работы внутренняя втулка 52 будет, вероятно, испытывать осевое тепловое расширение вследствие высоких температур в скважине. Поэтому предпочтительно, чтобы втулка 52 могла перемещаться в осевом направлении, когда она испытывает такие изменения, с целью предотвращения искривления. Распорка 56 состоит из внутреннего цилиндра 60 внутри внешнего цилиндра 62. Пружина 64 на одном конце внешней поверхности внутреннего цилиндра 60 создает осевую силу, противодействующую внешнему цилиндру 62 (аналогично автомобильному амортизатору). Внешний цилиндр 62 соединен со втулкой 52 с использованием ключа 55 и уплотнительного кольца 53 на стыке, описанном выше и показанном на увеличенном изображении части фиг.7а (фиг.7а-1). Подпружиненная распорка 56 имеет важное значение при неодинаковом тепловом расширении деталей. В варианте осуществления из фиг.7а переводник 30 показан соединенным с другими трубчатыми деталями посредством резьбовых нефтепромысловых соединений 70.

С целью иллюстрации на фиг.7а переводник 30 показан только с одной щелью 38. В других вариантах осуществления может быть несколько втулок 52, соединенных с другими деталями описанным образом, для образования индивидуальных барьеров для давления на протяжении некоторого количества снабженных щелями секций 36 (не показаны). В случае такой компоновки используют только два уплотнительных кольца 53 на внутренней стороне переводника 30 на протяжении всей секции с щелевой структурой. Это минимизирует опасность, заключающуюся в смещении уплотнительных колец 53 в щели во время сборки или ремонта. На фиг.7b показан вид в разрезе (по линии А-А на фиг.7а) переводника 30 в конфигурации с тремя щелями 38.

На фиг.8а показан еще один вариант осуществления переводника 30 с барьером для давления согласно изобретению. В этом варианте осуществления подпружиненная распорка 56 поддерживает внешний цилиндр 62 примыкающим к втулке 52, а уплотнительные кольца 68 размещены в канавках на внешней поверхности втулки 52, предпочтительно, по обеим сторонам от щели 38. На одном конце стопор 54 оперт на заплечик или выступ 58, образованный на стенке центрального отверстия 32. На фиг.8b показан вид в разрезе (по линии В-В на фиг.8а) переводника 30 в конфигурации с тремя щелями 38.

В еще одном варианте осуществления барьера для давления согласно изобретению втулка 52, изготовленная из полиэфирэфиркетона или полиэфиркетона, или из м