Система и способ телеметрии в стволе скважины

Система и способ телеметрии в стволе скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственная заявка

Данная заявка является частичным продолжением патентной заявки США №11/228,111, поданной 16 сентября 2005 г., содержание которой, таким образом, включено сюда посредством ссылки в полном объеме.

Область техники, к которой применяется изобретение

Настоящее изобретение относится к телеметрическим системам для использования при осуществлении работ в стволе скважины. В частности, настоящее изобретение относится к телеметрическим системам для обеспечения мощности для скважинных операций и/или для передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным инструментом (устройством), размещаемым в стволе скважины, проходящем через геологический пласт.

Описание уровня техники

Добыча углеводородов из геологического пласта требует установки бурового устройства в земной формации. Буровое устройство вводится в пласт из буровой вышки для создания ствола скважины, через который проходят углеводороды. В процессе бурения желательно собирать информацию о буровых работах и геологических пластах. Датчики устанавливают в различных частях наземных и/или скважинных систем для генерации данных о стволе скважины, геологических пластах, условиях работы и пр. Данные собирают и анализируют, чтобы принимать решения, касающиеся буровых работ и геологических пластов.

Телеметрические системы используются для анализа и управления работами в стволе скважины и позволяют осуществлять анализ и управление с наземной станции управления, которая может располагаться на буровой или на удалении от нее. Собранная информация позволяет более эффективно управлять бурильной системой и также обеспечивает полезную информацию для анализа свойств пласта и других факторов, влияющих на бурение. Дополнительно, информацию можно использовать для определения требуемой траектории бурения, оптимальных условий или в иных целях для усовершенствования процесса бурения.

Различные телеметрические устройства позволяют осуществлять измерение и каротаж различных данных и передавать такие данные но наземную систему управления. Компоненты измерения во время бурения (MWD) и каротажа во время бурения (LWD) могут располагаться в бурильной колонне для сбора необходимой информация. Существуют различные подходы к передаче сигналов данных и/или силовые сигналы с поверхности на измерительные и каротажные компоненты, расположенные в бурильной колонне. Они могут включать в себя, например, телеметрию посредством импульсов в буровом растворе, описанную в патенте США №5,517,464, проводную бурильную трубу, описанную в патенте США №6,641,434, и пр.

Несмотря на развитие и усовершенствование телеметрических устройств для работ в стволе скважины, сохраняется необходимость в обеспечении дополнительной надежности и возможностей телеметрии. Как и любое другое скважинное устройство, телеметрические устройства иногда выходят из строя. Кроме того, мощность, обеспечиваемая телеметрическими устройствами, может быть недостаточной для обеспечения энергии, необходимой для проведения работ в стволе скважины. Кроме того, часто бывает трудно проводить линии связи через некоторые скважинные устройства, например бурильные ясы. Кроме того, соединения, используемые в линиях передачи мощности и/или данных в бурильной колонне часто подвергаются неблагоприятным воздействиям окружающей среды, например, вибрациям и экстремальным давлениям и температурам, которые повышают частоту отказов таких систем связи.

Соответственно, сохраняется необходимость в обеспечении телеметрических систем, способных проходить через участки бурильной колонны и/или скважинное устройство. В ряде случаев желательно обеспечивать избыточность по отношению к существующим телеметрическим системам и/или обходить участки существующих систем. Желательно также, чтобы такие системы обеспечивали простую и надежную работу и были совместимы с различными инструментами и компоновками низа бурильной колонны (КНБК). Такие подходы, предпочтительно, обеспечивают, помимо прочего, одно или несколько из следующих преимуществ: повышенную скорость, улучшенный сигнал, сниженное ослабление, повышенную надежность, повышенную скорость передачи данных, защиту компонентов скважинного инструмента, сниженные потери времени в стволе скважины, простой доступ к телеметрическим компонентам, синхронизацию между компонентами мелкого и глубокого размещения, универсальность, расширенный частотный спектр, сокращенные задержку и расстояние до телеметрических компонентов, повышенные энергетические возможности и/или диагностические возможности.

Сущность изобретения

Согласно одному аспекту изобретения, предусмотрена гибридная телеметрическая система для передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным устройством, причем скважинное устройство установлено через бурильную колонну в стволе скважины, проходящем через геологический пласт. Система включает в себя верхний соединитель, в ходе работы подключаемый к телеметрической системе бурильной колонны для связи с ней, нижний (скважинный) соединитель, в ходе работы подключаемый к скважинному инструменту для связи с ним, и кабель, в ходе работы соединяющий верхний и нижний (скважинный) соединители.

Согласно другому аспекту изобретения, предусмотрена гибридная система связи для буровой установки, передающая сигналы между наземным блоком управления и скважинным устройством, причем скважинное устройство установлено через бурильную колонну в стволе скважины, проходящем через геологический пласт. Система включает в себя телеметрическую систему бурильной колонны, расположенную в бурильной колонне, причем телеметрическая система бурильной колонны в ходе работы подключена к наземному блоку для передачи сигналов между ними, и, по меньшей мере, одну гибридную телеметрическую систему, в ходе работы подключаемую к телеметрической системе бурильной колонны и скважинному устройству для передачи сигналов между ними, в которой гибридная телеметрическая система включает в себя верхний соединитель, в ходе работы подключаемый к телеметрической системе бурильной колонны для связи с ней, нижний соединитель, в ходе работы подключаемый к скважинному устройству для связи с ним, и кабель, в ходе работы соединяющий верхний и нижний (скважинный) соединители.

Согласно еще одному аспекту изобретения, предусмотрен способ передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным устройством через гибридную телеметрическую систему, причем скважинное устройство установлено через бурильную колонну в стволе скважины, проходящем через геологический пласт. Способ включает в себя этапы, на которых в ходе работы подключают нижний конец гибридной телеметрической системы к скважинному устройству для связи с ним, размещают телеметрическую систему бурильной колонны в бурильной колонне на расстоянии от скважинного устройства, в ходе работы подключают верхний конец гибридной телеметрической системы к телеметрической системе бурильной колонны для связи с ней, и передают сигнал между наземным блоком управления и скважинным устройством через гибридную телеметрическую систему.

Другие аспекты и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - система буровой площадки, снабженная скважинной системой связи.

Фиг.2 - часть телеметрической системы проводной бурильной трубы согласно известному уровню техники.

Фиг.3A - наземный телеметрический переходник в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3B - наземный телеметрический переходник в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.4 - телеметрический комплект в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5A - часть скважинной системы связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5B - часть скважинной системы связи в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.6A - часть скважинной системы связи в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.6B - часть скважинной системы связи в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.7 - схема системы буровой площадки в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.8 - схема системы буровой площадки в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг.7.

Фиг.9 - схема системы буровой площадки в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг.7.

Фиг.10 - схема системы буровой площадки в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Фиг.11 - схема скважинной части системы буровой площадки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.12 - схема системы буровой площадки в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание

Перейдем к подробному описанию конкретных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры. Сходные элементы на различных фигурах обозначены аналогичными позициями для согласованности.

В нижеследующем подробном описании вариантов осуществления изобретения изложены многочисленные конкретные детали для обеспечения более ясного понимания изобретения. Однако специалисту в данной области техники очевидно, что изобретение можно осуществлять на практике без этих конкретных деталей. В других примерах общеизвестные признаки не были подробно описаны во избежание избыточного усложнения описания.

На фиг.1 показан пример системы 1 буровой площадки, для усовершенствования которой можно применять настоящее изобретение. Система 1 буровой площадки включает в себя наземную систему 2, скважинную систему 3 и наземный блок 4 управления. Ствол 11 скважины формируется роторным бурением. Однако специалистам в данной области техники, ознакомившимся с этим раскрытием, будет понятно, что настоящее изобретение также можно использовать в других буровых работах помимо традиционного роторного бурения (например, в направленном бурении с помощью забойного турбинного двигателя), и его использование не ограничивается наземными буровыми установками. Кроме того, можно использовать различные типы бурильных систем, например, верхний привод, ведущую трубу или другие системы.

Скважинная система 3 включает в себя бурильную колонну 12, подвешенную в стволе 11 скважины, на нижнем конце которой находится буровая коронка 15. Наземная система 2 включает в себя наземную платформу и буровую вышку 10, расположенную над стволом 11 скважины, проходящей через геологический пласт F. Бурильная колонна 12 вращается буровым ротором 16, который сцеплен с ведущей трубой 17 на верхнем конце бурильной колонны 12. Бурильная колонна 12 подвешена на крюке 18, присоединенном к талевому блоку (не показан), через ведущую трубу 17 и вертлюг 19, который позволяет бурильной колонне 12 вращаться относительно крюка 18.

Наземная система дополнительно включает в себя буровой раствор 26, хранящийся в резервуаре 27, сформированном на буровой площадке. Насос 29 подает буровой раствор 26 внутрь бурильной колонны 12 через канал в вертлюге 19, благодаря чему буровой раствор 26 течет вниз через бурильную колонну 12. Буровой раствор 26 выходит из бурильной колонны 12 через каналы в буровой коронке 15, и затем циркулирует вверх через область между внешней поверхностью бурильной колонны 12 и стенкой ствола скважины, именуемую кольцевым пространством. Таким образом, буровой раствор 26 смазывает буровую коронку 15 и переносит обломки пород на поверхность при возвращении в резервуар 27 для рециркуляции.

Бурильная колонна 12 дополнительно включает в себя скважинное устройство или компоновку низа бурильной колонны (КНБК), обозначенную как целое позицией 30, вблизи буровой коронки 15. КНБК 30 включает в себя компоненты с возможностями измерения, обработки и сохранения информации, а также связи с поверхностью. Таким образом, КНБК 30 может включать в себя, помимо прочего, по меньшей мере, один измерительный инструмент, например каротажное устройство во время бурения (LWD) и/или устройство измерения во время бурения (MWD) для определения и передачи одного или нескольких свойств пласта F, окружающего ствол скважины 11, например, удельного сопротивления (или электропроводности) пласта, естественного излучения, плотности (гамма- или нейтронного излучения), порового давления и пр. MWD может иметь возможность генерировать и/или иначе обеспечивать электрическую мощность для различных скважинных систем и также может включать в себя различные компоненты измерения и связи. Измерительные инструменты также могут располагаться в других местах вдоль бурильной колонны 12.

Измерительные устройства также могут включать в себя компонент связи, например инструмент или систему телеметрии на основе импульсов давления бурового раствора, для связи с наземной системой 2. Компонент связи способен передавать сигналы на поверхность и принимать сигналы оттуда. Компонент связи может включать в себя, например, передатчик, который генерирует сигнал, например электрический, акустический или электромагнитный сигнал, который выражает измеренные параметры бурения. Генерируемый сигнал принимается на поверхности преобразователем или аналогичным устройством, обозначенным позицией 31, компонентом наземной линии связи (обозначенной как целое 14), который преобразует принятый сигнал в электронный сигнал требуемого формата для дальнейшей обработки, хранения, шифрования, передачи и использования. Специалисту в данной области техники очевидно, что можно применять различные телеметрические системы, например проводную бурильную трубу, электромагнитную телеметрию или другие известные телеметрические системы.

Между наземным блоком 4 управления и скважинной системой 3 может быть установлена линия связи для манипулирования буровыми работами и/или сбора информации от датчиков, находящихся в бурильной колонне 12. В одном примере скважинная система 3 осуществляет связь с наземным блоком 4 управления через наземную систему 2. Сигналы обычно передаются на наземную систему 2 и затем поступают от наземной системы 2 на наземный блок 4 управления по наземной линии 14 связи. Альтернативно сигналы могут передаваться непосредственно от скважинного бурового устройства на наземный блок 4 управления по линии 5 связи с использованием электромагнитной телеметрии (не показана), если таковая обеспечена. Дополнительные телеметрические системы, например телеметрические системы на основе импульсов давления бурового раствора, акустические, электромагнитные, сейсмические и другие известные телеметрические системы, также могут входить в состав скважинной системы 3.

Наземный блок 4 управления может передавать команды обратно в скважинную систему 3 (например, по линии связи 5 или наземной линии 14 связи) для активации и/или управления одного или нескольких компонентов КНБК 30 или других инструментов, находящихся в бурильной колонне 12, и осуществления различных скважинных операций и/или регулировок. Таким образом, наземный блок 4 управления может манипулировать наземной системой 2 и/или скважинной системой 3. Манипуляция буровыми работами может осуществляться вручную или автоматически.

Согласно фиг.1, система 1 буровой площадки снабжена скважинной системой 33 связи. Скважинная система 33 связи включает в себя совокупность проводных бурильных труб (WDP), соединенных друг с другом с образованием телеметрической системы 58 для WDP, для передачи сигнала через бурильную колонну 12. Альтернативно, телеметрическая система 58 для WDP может представлять собой беспроводную систему, проходящую через совокупность бурильных труб с использованием проводящего сигнала. Сигналы обычно передаются от КНБК 30 через телеметрическую систему 58 проводной бурильной трубы на наземный телеметрический переходник 45. Как показано, наземный телеметрический переходник 45 расположен на верхнем конце телеметрической системы 58 для WDP. Однако в ряде случаев наземный телеметрический переходник 45 может располагаться над ведущей трубой 17 или рядом с ней. Упомянутые здесь сигналы могут представлять собой сигналы связи и/или силовые сигналы.

На фиг.2 подробно показана часть возможной телеметрической системы для WDP, используемой в качестве телеметрической системы для WDP, показанной на фиг.1. Телеметрическая система для WDP может представлять собой систему, например, описанную в патенте США №6,641,434, содержание которого в полном объеме включено сюда посредством ссылки. Согласно фиг.2, WDP 40 обычно включает в себя первый соединительный элемент 41 на одном конце и второй соединительный элемент 42 на втором конце. Соединительные элементы 41, 42 способны передавать сигнал через границу раздела между двумя соседними компонентами бурильной колонны 12, например двумя секциями WDP 40. Для передачи сигнала через границу раздела можно использовать любые средства, известные в технике, включая, но без ограничения, индуктивную, проводниковую, оптическую, проводную или беспроводную связь.

WDP 40 может включать в себя внутренний трубопровод 43, в котором заключен внутренний электрический кабель 44. Соответственно, совокупность соединенных в ходе работы секций WDP 40 можно использовать в бурильной колонне 12 для передачи сигнала вдоль любой требуемой длины бурильной колонны 12. Таким образом, можно передавать сигнал между наземным блоком 4 управления системы 1 буровой площадки и одним или несколькими инструментами, расположенными в стволе 11 скважины, включая MWD и LWD.

На фиг.3A более подробно показан наземный телеметрический переходник 45, показанный фиг.1. Наземный телеметрический переходник 45 в ходе работы подключен к телеметрической системе 58 для WDP для связи с ней. Наземный телеметрический переходник 45 может в ходе работы подключаться к наземному блоку 4 управления (фиг.1). Наземный телеметрический переходник 45 может располагаться на верхнем конце бурильной колонны 12 или вблизи него, и может включать в себя передатчик и/или приемник (например, передатчик/приемник 48, показанный на фиг.3B) для обмена сигналами с наземным блоком управления 4 и/или одним или несколькими компонентами наземной системы 2, осуществляющей связь с одним или несколькими наземными блоками 4 управления. Как показано, наземный телеметрический переходник 45 может осуществлять беспроводную связь с наземным блоком.

Альтернативно, согласно фиг.3B, наземный телеметрический переходник 45a системы 1 буровой площадки может содержать контактные кольца и/или вращающийся трансформатор, которые/й могут/может в ходе работы подключаться к наземному блоку 4 управления (фиг.1) посредством кабеля 47, передатчика/приемника 48, их комбинации, и/или любыми другими средствами, известными в технике. В зависимости от конфигурации и других факторов, наземный телеметрический переходник 45a может располагаться в верхней части скважинной системы 3, в наземной системе 2 системы 1 буровой площадки или на границе раздела между ними. Наземный телеметрический переходник в ходе работы соединяет телеметрическую систему для WDP 58 и наземный блок 4 управления (фиг.1).

Любая конфигурация наземного телеметрического переходника (45, 45a) может быть обеспечена возможностями беспроводной и/или проводной связи для связи с наземным блоком 4 управления. Конфигурации также могут включать в себя оборудование и/или программное обеспечение для диагностики WDP, память, датчики и/или генератор мощности.

На фиг.4 показан иллюстративный телеметрический комплект 50. Телеметрический комплект включает в себя наконечник 52 и наконечник 54 для подключения в ходе работы элемента передачи (обозначенного в целом позицией 56) для передачи сигнала между ними. Любой наконечник 52, 54 или они оба могут содержать переходник или, альтернативно, могут содержать конфигурацию из одного или нескольких компонентов бурильной колонны (например, утяжеленную трубу, бурильную трубу, переходник или инструмент), что позволяет в ходе работы подключать компонент к элементу 56 передачи.

Возможно обратное соединение в ходе работы между элементом 56 передачи и наконечником 52, 54. Например, наконечник 52 может находиться на верхнем конце, а наконечник 54 на нижнем конце, как показано на чертеже. Альтернативно, в случае, когда предусмотрены концевые соединители для установления соединений с соседними устройствами, наконечники можно переключать таким образом, что наконечник 54 будет на верхнем конце, а наконечник 52 на нижнем конце. Преимущество обратимого соединения состоит в том, что оно облегчает размещение элемента 56 передачи в бурильной колонне 12 в ходе или после установки конкретной секции бурильной колонны 12.

Передача через и/или посредством телеметрического комплекта 50 может осуществляться в индуктивном, проводящем, оптическом, проводном или беспроводном режиме. Режим передачи не следует рассматривать как ограничение для телеметрического комплекта 50, и поэтому описанные здесь примеры, если не указано обратное, можно использовать в любом режиме передачи.

Как показано, телеметрический комплект 50, предпочтительно, включает в себя кабель 56a, проходящий между наконечниками 52, 54. Однако в ряде случаев кабель может быть не нужен. Например, в ряде случаев можно использовать специализированную трубу 56b. Специализированная труба, например проводящая труба, может использоваться для передачи сигналов между наконечниками. В ряде случаев можно осуществлять беспроводную передачу между наконечниками. Для передачи сигнала между наконечниками 52, 54 можно использовать и другие устройства, например системы электромагнитной связи, способные передавать сигналы через пласт и/или комплект.

Когда кабель 56a используется в качестве элемента 56 передачи, кабель 56a может быть любого типа, известного в технике, включая, но без ограничения, семижильный кабель проводной линии, коаксиальный кабель и одножильный кабель. Кабель также может включать в себя один или несколько проводников, и/или одно или несколько оптических волокон (например, одномодовых, многомодовых или любых других оптических волокон, известных в технике). Кабели можно использовать для успешного обхода стабилизаторов, ясов и утяжелителей, расположенных в КНБК 30. Выгодно также иметь кабель, устойчивый к условиям бурения и способный поддерживать закрытие промысла для ловли и удаления кабеля.

Наконечники 52, 54 могут быть приспособлены проводить сигналы посредством соединения в ходе работы с соседними компонентами. Наконечник 54 можно использовать для подключения в ходе работы к скважинному инструменту или КНБК. Может быть предусмотрен интерфейс для соединения с ним в ходе работы. Наконечники могут сопрягаться, непосредственно или посредством одного или нескольких дополнительных компонентов, со скважинным телеметрическим переходником (не показан на фиг.4) расположенным в скважине. Наконечник 52 может быть приспособлен подключаться в ходе работы к телеметрической системе 58 для WDP.

В одном примере наконечник(и) может/могут быть приспособлен/ы поддерживать вес различных других компонентов телеметрического комплекта 50 посредством, например, ловильной шейки, и может/могут включать в себя электрический и/или механический механизм при использовании с кабелем для поддержки и подключения к кабелю, в то же время позволяя осуществлять передачу через себя. Наконечник(и) также может/могут включать в себя интерфейс для соединения в ходе работы с телеметрической системой 58 для WDP (фиг.1). Также может быть желательным располагать в наконечнике(ах) и/или телеметрическом комплекте 50 другие устройства, например кабельные модемы, один или несколько датчиков, часы, процессор, блоки памяти, диагностическое оборудование, генераторы мощности и/или другие устройства, пригодные для скважинных операций.

Наконечник(и), например, при использовании с кабелем в качестве элемента 56 передачи, может/могут включать в себя защелку для обратимой фиксации конца кабеля и также способны передавать сигнал. Механизм обратимой фиксации защелки может относиться к любому типу, известному в технике, и может быть способен к освобождению при достаточном натяжении кабеля.

Когда кабель не используется в качестве элемента 56 передачи, может иметь смысл использовать в наконечнике 54 конфигурацию сквозного канала, позволяющую осуществлять ловильные операции в отношении скважинных компонентов. Кабельный модем, один или несколько датчиков, память, диагностическое оборудование и/или генератор мощности также могут располагаться во втором наконечнике 54.

Телеметрический комплект 50 может включать в себя один или несколько стандартных отрезков бурильной трубы и/или элемент 56 передачи. Длина комплекта может быть переменной. Изменения длины можно добиться, отрезая или сматывая часть элемента 56 передачи, которая превышает расстояние, необходимое для соединения в ходе работы наконечников 52, 54, или удлиняя его за счет разного количества бурильных труб. В одной конфигурации, где элемент 56 передачи содержит кабель, один или несколько наконечников 52, 54 могут включать в себя бобину или аналогичную конфигурацию для сматывания избытка кабеля.

Бобина или аналогичная конфигурация может смещаться для оказания и/или поддержания нужного давления на кабель, успешно защищая кабель от повреждения вследствие изменения расстояния между наконечниками 52, 54. Преимущество таких конфигураций также состоит в том, что они позволяют использовать длину кабеля, близкую к оптимальной, для конкретной дальности передачи, и использовать стандартные отрезки кабеля для прохождения переменных расстояний. В случае использования кабельных или иных нетрубчатых элементов 56a передачи, между наконечниками 52, 54 телеметрического комплекта 50 также могут располагаться одна или несколько бурильных труб. Эту бурильную трубу можно использовать для защиты элемента 56 передачи, расположенного между ними и/или заключения в них компонентов.

Телеметрический комплект 50 может быть приспособлен для прохождения, по меньшей мере, части телеметрической системы для WDP. Благодаря прохождению части системы WDP, по меньшей мере, часть системы WDP можно исключить и заменить телеметрическим комплектом 50. В ряде случаев, телеметрический комплект 50 перекрывается с существующими системами WDP для обеспечения избыточности. Эту избыточность можно использовать для повышения надежности связи и/или в целях диагностики. Например, такая конфигурация также может успешно обеспечивать систему для диагностирования отрезка WDP путем обеспечения альтернативной системы для передачи сигнала, что позволяет сравнивать сигналы, передаваемые через телеметрический комплект 50, с сигналами, передаваемыми через перекрываемую часть телеметрической системы для WDP. Различия между сигналом, передаваемым через телеметрический комплект 50, и сигналом, передаваемым через перекрываемую часть телеметрической системы для WDP, можно использовать для идентификации и/или определения местонахождения нарушений связи в одной или нескольких WDP. Кроме того, такие различия также можно использовать для идентификации и/или определения местонахождения нарушений связи в телеметрическом комплекте 50.

Телеметрический комплект 50 может проходить через одну или несколько бурильных труб в разных местах бурильной колонны 12 и/или скважинного устройства. В одной или нескольких из этих бурильных труб могут располагаться различные компоненты, инструменты или устройства. Таким образом, телеметрический комплект 50 может перекрывать участки КНБК и/или бурильной колонны и содержать различные компоненты, используемые для измерения, телеметрии, электропитания или других скважинных функций.

На фиг.5A и 5B изображены один или несколько телеметрических комплектов 50, расположенных вокруг различных участков телеметрической системы 58 проводной бурильной трубы, и скважинное устройство для передачи сигналов между ними. В показанном примере телеметрические комплекты 50 снабжены кабелями 56a. Телеметрические комплекты 50 могут располагаться в бурильной колонне 12 и/или верхней части КНБК 30. На фиг.5A схематически показана нижняя часть скважинной системы 33 связи, показанной на фиг.1. Согласно фиг.5A, телеметрическая система 58 для WDP в ходе работы подключена к КНБК 30 через два телеметрических комплекта 50a, 50b. Телеметрические комплекты 50a, 50b расположены под WDP 58.

Телеметрические комплекты 50a, 50b могут в ходе работы подключаться к телеметрической системе 58 для WDP и/или КНБК 30 через различные соединения, устанавливаемые в ходе работы. Как показано, соединением, устанавливаемым в ходе работы, может быть телеметрический переходник 60, телеметрический адаптер 62 и/или дополнительные бурильные трубы 64, имеющие линию связи для передачи сигналов от комплекта(ов) к телеметрической системе для WDP 58 и/или скважинному устройству. Телеметрический переходник 60 приспособлен для соединения с различными компонентами в КНБК 30 для связи с ними. Телеметрический переходник 60 может быть снабжен процессором для анализа проходящих через него сигналов.

Дополнительные бурильные трубы 64 снабжены устройствами связи и процессорами для анализа сигналов и связи с телеметрическими комплектами 50a, 50b. Телеметрический адаптер 62 приспособлен для подключения к телеметрической системе для WDP 58 для связи с ним. Различные соединения, устанавливаемые в ходе работы, могут служить, помимо прочего, для сопряжения между телеметрической системой 58 для WDP, КНБК 30 и другими компонентами для установления связи между ними. Соединения, устанавливаемые в ходе работы, могут включать в себя диагностическое оборудование на основе WDP и/или не на основе WDP, датчики, часы, процессоры, память, и/или генератор мощности. В необязательном порядке соединения 62, 64 и 60, устанавливаемые в ходе работы, могут быть приспособлены для подключения к телеметрической системе для WDP одного или нескольких типов.

Наконечник 52 верхнего телеметрического комплекта 50a в ходе работы подключен к телеметрической системе для WDP 58 через телеметрический адаптер 62. Телеметрическая система для WDP и/или телеметрический комплект 50a может включать в себя один или несколько ретрансляционных переходников (не показаны) для усиления, преобразования формы, и/или модуляции/демодуляции сигнала, передаваемого через телеметрический комплект 50a и телеметрическую систему для WDP 58.

В примере, показанном на фиг.5A, предусмотрено два телеметрических комплекта 50a, 50b. В случае использования совокупности телеметрических комплектов 50 дополнительная(ые) бурильная(ые) труба(ы) 64, содержащие инструменты, например измерительные инструменты и/или сенсорные переходники 64, могут располагаться между телеметрическими комплектами 50. Нижний наконечник 54 нижнего телеметрического комплекта 50b в ходе работы подключен к скважинному телеметрическому переходнику 60 скважинного инструмента. Скважинный телеметрический переходник 60 является одним компонентом соединения, устанавливаемого в ходе работы между телеметрическим комплектом 50b и одним или несколькими инструментами, находящимися в КНБК 30. Для связи между скважинным телеметрическим переходником 60 и такими инструментами может применяться стандартный язык общения между инструментами, например протокол сигнализации, или же они могут иметь разные языки и адаптер между ними для перевода. Согласно фиг.5A, скважинный телеметрический переходник 60 может располагаться в КНБК 30, вследствие чего нижний телеметрический комплект 50b проходит верхнюю часть КНБК 30. Альтернативно, скважинный телеметрический переходник 60 может располагаться между бурильной колонной 12 и КНБК 30, вследствие чего подключенный в ходе работы нижний телеметрический комплект 50b располагается над КНБК 30 в бурильной колонне 12.

Устройства, к которым скважинный телеметрический переходник 60 может подключаться в ходе работы, могут включать в себя один или несколько LWD, MWD, систем управления направленным роторным бурением (RSS), двигателей, стабилизаторов и/или других скважинных устройств, обычно находящихся в КНБК 30. Благодаря обходу одного или нескольких таких компонентов устраняется необходимость в установлении линии связи через такие компоненты. В ряде случаев способность обходить определенные компоненты, например бурильные ясы, стабилизаторы и другие утяжеленные бурильные трубы, позволяют несколько сократить затраты и повысить производительность.

Согласно фиг.5B телеметрический комплект 50 может проходить через участок бурильной колонны 12, ниже участка телеметрической системы для WDP 58 и входить в верхнюю часть КНБК 30. Благодаря обходу верхней части КНБК 30 телеметрический комплект 50 способен преодолевать участок бурильной колонны 12, занятый такими компонентами.

Согласно фиг.5B один или несколько соединений, устанавливаемых в ходе работы, могут входить в состав телеметрического комплекта 50. Телеметрический адаптер 62 функционально располагается в телеметрическом комплекте 50 для обеспечения осуществления связи с системой 58 WDP. Аналогично, хотя телеметрический переходник 60 показан как модуль, отдельный от телеметрического комплекта 50, телеметрический переходник 60 может составлять единое целое с телеметрическим комплектом 50.

Скважинный телеметрический переходник 60 расположен в КНБК 30 и в ходе работы подключен к одному или нескольким компонентам (не показаны), расположенным в нижней части КНБК 30 (например, LWD, MWD, системам управления, направленным роторным бурением, двигателям, и/или стабилизаторам). В необязательном порядке скважинный телеметрический переходник 60 может располагаться над или между различными инструментами, например инструментами LWD/MWD в КНБК 30, и в ходе работы подключаться к телеметрическому комплекту 50 и инструментам КНБК 30. Согласно рассмотренному ранее, скважинный телеметрический переходник 60 в ходе работы подключен к наконечнику 54 телеметрического комплекта 50 и может быть объединен с наконечником 54 телеметрического комплекта 50.

Хотя на фиг.5A и 5B изображены конкретные конфигурации для размещения телеметрического комплекта 50 в скважинной системе связи, очевидно, что один или несколько телеметрических комплектов 50 могут располагаться в одной или нескольких утяжеленных бурильных трубах. Телеметрический/е комплект(ы) 50 могут проходить через участок бурильной колонны 12 и/или участок скважинного устройства. Телеметрический комплект 50, предпочтительно, предназначен для обеспечения линии связи между телеметрической системой 58 проводной бурильной трубы и скважинными компонентами. Таким образом, телеметрический комплект 50 может обходить устройства, которые могут препятствовать связи, и/или обеспечивать эффективную линию связи между участками бурильной колонны 12 и/или скважинного инструмента.

На фиг.6A и 6B представлены дополнительные конфигурации, описывающие телеметрический комплект 50. В примерах, показанных на фиг.6A и 6B, телеметрический комплект 50 не требует провода 56a. Телеметрический комплект 50 имеет специализированную трубу 56b вместо проводного элемента 56a передачи (например, кабеля) телеметрического комплекта 50, показанного на фиг.5A и 5B. Эта специализированная бурильная труба может представлять собой, например, проводящую бурильную трубу, имеющую металлическую часть, проходящую между наконечниками. Металлическая часть способна передавать сигнал между наконечниками. Примеры таких подходов к передаче сигналов между наконечниками с использованием металлических труб раскрыты в патентах США №№4,953,636 и 4,095,865. По меньшей мере, один телеметрический комплект 50 в ходе работы подключен к телеметрической системе 58 для WDP бурильной колонны 12, благодаря чему сигнал может передаваться между наземным телеметрическим переходником (45 на фиг.1) и КНБК 30.

Согласно фиг.6A телеметрический комплект 50 расположен между телеметрической системой для WDP 58 и КНБК 30. Телеметрический адаптер 62 в ходе работы подключает телеметрическую систему 58 для WDP к наконечнику 52 телеметрического комплекта 50. Скважинный телеметрический переходник 60 подключен к нижнему наконечнику 54 телеметрического комплекта 50 или объединен с ним. Скважинный телеметрический переходник 60 в ходе работы образует соединение между тел