Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации

Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации

Реферат

Настоящее изобретение относится к области геофизических измерений в стволе скважины, а именно - к телеметрическим системам передачи сигналов между наземным блоком управления и скважинным инструментом (устройством), размещенным в стволе скважины, проходящем через геологический пласт.

Описание уровня техники.

Телеметрические системы, используемые для анализа и управления работами в стволе скважины, позволяют более эффективно управлять бурильной системой и осуществлять сбор и передачу информацию для анализа свойств пласта и других факторов, влияющих на бурение. Различные телеметрические устройства позволяют осуществлять измерение и каротаж данных и передавать такие данные на наземную систему управления. Существуют различные подходы к передаче данных между скважинной и наземной аппаратурой. Несмотря на развитие и усовершенствование телеметрических устройств для работ в стволе скважины сохраняется необходимость в обеспечении дополнительной надежности и возможностей канала связи телеметрии.

Как и любое скважинное устройство, телеметрические системы имеют свои слабые места и функциональные ограничения.

Так, применение в качестве канала передачи информации каротажного кабеля с прямой связью невозможно в процессе бурения и на буровых трубах. Для этих целей используется каротажный кабель с «мокрым» концом, однако этот вариант отличается низкой надежностью.

Применение электромагнитного канала связи по породе скважины зависит от геолого-технологических условий и, соответственно, имеет низкую надежность.

Известные линии связи телесистем порой бывает трудно проводить через скважинные устройства (например, бурильные ясы). Соединения, используемые в линиях связи, подвергаются неблагоприятным воздействиям скважинной среды, вибрациям, экстремальным давлениям и температурам.

Широкое применение в процессе бурения имеет гидравлический канал связи, но его возможности ограничены односторонней линией связи, низкой скоростью передачи (не более 100 Гц), специальными требованиями к буровому раствору и сложностью в эксплуатации. Аналогичные недостатки имеет также акустический канал связи.

Таким образом, сохраняется необходимость в наличии телеметрических систем, способных обеспечивать простоту и надежность работы и быть совместимыми с различными инструментами и компоновками низа бурильной колонны.

Известна телеметрическая система и способ телеметрии в стволе скважины (РФ, патент №2444622, Ε21В 47/12, 2012), содержащие телеметрическую систему бурильной колонны для связи с наземной аппаратурой и гибридную телеметрическую систему для связи телеметрической системы бурильной колонны со скважинным инструментом, выполненную в виде удлиненного элемента (кабеля, специализированной трубы) с верхним и нижним соединителями на концах, стыкующимися с телеметрической системой бурильной колонны и со скважинным устройством соответственно.

Телеметрическая система обеспечивает успешный обход стабилизаторов, ясов, утяжелителей, расположенных в компоновке низа бурильной колонны, и проводит сигналы меду соседними компонентами измерительного комплекса и наземной аппаратурой, что позволяет применять различные каналы передачи данных. При этом наличие гибридной телеметрической системы усложняет конструкцию, увеличивая ее громоздкость, а также усложняет электронные схемы наземной аппаратуры, обеспечивающей управление процессом измерений, прием и преобразование получаемых параметров, и, соответственно, усложняет методику обработки информации.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности и быстродействия передачи параметров телеизмерительной системы посредством обеспечения комбинированного канала двухсторонней связи между скважинным прибором и наземной аппаратурой.

Поставленная задача решается следующим способом.

В соответствии со способом бесконтактной телеметрии скважин, включающим операции передачи и считывания спектра информации между наземной системой регистрации и управления и комплексным скважинным прибором посредством промежуточного приемопередающего устройства, спускаемого на геофизическом кабеле и стыкующегося с комплексным скважинным прибором, согласно изобретению промежуточное приемопередающее устройство предварительно оснащают акустическим приемником-излучателем, а комплексный скважинный прибор оснащают ответным акустическим приемником-излучателем и осуществляют передачу информации по беспроводному кабельно-акустическому каналу связи.

Для реализации предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин в телеметрической системе, содержащей наземную систему регистрации и управления, комплексный скважинный прибор с посадочным гнездом на верхнем конце и спускаемое на геофизическом кабеле промежуточное приемопередающее устройство, входящее свободным концом в посадочное гнездо комплексного скважинного прибора, согласно изобретению промежуточное приемопередающее устройство оснащено малогабаритным акустическим приемником-излучателем, а комплексный скважинный прибор оснащен ответным акустическим приемником-излучателем, установленным в корпусе скважинного прибора в непосредственной близости к посадочному гнезду.

Предложенные способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации имеют следующие преимущества по сравнению с известными, а именно:

применение предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин посредством беспроводного бесконтактного комбинированного канала связи наземной системы регистрации и управления со скважинным прибором

- обеспечивает повышение скорости, точности и надежности обмена информацией между ними без изменения конструкции;

- исключает влияние сопутствующих факторов (шумы, состояние среды и т.п.) на точность передаваемых параметров;

- делает коммуникацию более надежной по сравнению с использованием соединений типа «мокрый контакт».

Телеметрическая система для реализации предложенного способа бесконтактной телеметрии скважин имеет следующие преимущества по сравнению с известными:

- оснащение промежуточного приемопередающего устройства и комплексного скважинного прибора акустическими приемниками-излучателями обеспечивает возможность бесконтактной связи наземного блока управления со скважинным прибором, повышая тем самым надежность связи и точность передаваемой информации между ними.

- наличие съемного промежуточного приемопередающего устройства на геофизическом кабеле с бесконтактным соединением повышает оперативность исследований, сокращает время простоя скважины, так как обеспечивает возможность передачи информации непосредственно в процессе работы комплексного скважинного прибора, размещаемого на буровом инструменте или на буровых трубах, без остановки скважины.

На фиг. показана схема телеметрической системы для реализации способа бесконтактной телеметрии скважин.

Телеметрическая система представляет собой комплекс из наземной системы регистрации и управления 1, связанного с ней посредством каротажного кабеля 2 промежуточного приемопередающего устройства 3 и комплексного скважинного прибора 4, размещаемого в скважине на буровом инструменте или на трубах (на фиг. не показано). Комплексный скважинный прибор 4 в верхней части оснащен посадочным гнездом 5 для стыковки с приемопередающим устройством 3. Приемопередающее устройство 3 оснащено малогабаритным акустическим приемником-излучателем 6, а комплексный скважинный прибор 4 оснащен ответным малогабаритным акустическим приемником-излучателем 7, установленным в корпусе в области посадочного гнезда 5.

На практике к каротажному кабелю 2 подключается приемопередающее устройство 3 с акустическим приемником-излучателем 6. При спуске в скважину приемопередающее устройство 3 входит в посадочное гнездо 5 комплексного скважинного прибора 4 и фиксируется в нем под действием собственной силы тяжести. Посадочное гнездо 5 обеспечивает соосность геофизического кабеля 2 и комплексного скважинного прибора 4 и фиксирует расстояние между акустическими приемниками-излучателями 6 и 7. Поскольку акустические приемники-излучатели 6 и 7 находятся на минимальном фиксированном расстоянии друг от друга, образуется надежная бесконтактная акустическая связь между комплексным скважинным прибором 4 и наземными системами регистрации и управления 1.

Таким образом, отсутствие непосредственного «мокрого» контакта между геофизическим кабелем 2 и комплексным скважинным прибором 4 обеспечивает надежность обмена информацией между скважинным оборудованием и наземными системами регистрации и управления 1, а также повышает точность передаваемой информации, поскольку последняя не зависит от влияния факторов окружающей среды. При этом скорость передачи информации ограничивается только параметрами каротажного кабеля.

1. Способ бесконтактной телеметрии скважин, включающий операции передачи и считывания спектра информации между наземной системой регистрации и управления и комплексным скважинным прибором посредством связывающего их приемопередающего устройства, спускаемого на геофизическом кабеле и стыкующегося со скважинным устройством, отличающийся тем, что приемопередающее устройство предварительно оснащают малогабаритным акустическим приемником-излучателем, а комплексный скважинный прибор оснащают ответным малогабаритным акустическим приемником-излучателем и осуществляют передачу информации по кабельно-акустическому каналу связи,

2. Телеметрическая система для реализации способа телеметрии по п. 1, содержащая наземный блок управления, скважинное устройство с посадочным гнездом на верхнем конце и соединенное с наземным блоком управления, спускаемое на геофизическом кабеле приемопередающее устройство, входящее свободным концом в посадочное гнездо скважинного устройства, отличающаяся тем, что приемопередающее устройство оснащено малогабаритным акустическим приемником-излучателем, а комплексный скважинный прибор оснащен ответным акустическим приемником-излучателем, установленными в корпусе скважинного прибора в непосредственной близости к посадочному гнезду.