Устройство для передачи информации из скважины на поверхность
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважин. Задача настоящего изобретения - повышения эффективности канала передачи информации из скважины на поверхность. Устройство для передачи информации из скважины на поверхность состоит из передатчика информационных электрических сигналов с трансформаторным выходом, ток первичной обмотки которого создается забойным блоком, а ток вторичной обмотки замыкается через металл бурильной трубы с нанесенным защитным покрытием и буровой раствор в затрубном пространстве, забойного блока, приемника сигнала, приемные электроды которого размещены в промывочной жидкости, и на металлической поверхности бурильной трубы. Изоляция металла бурильной колонны от бурового раствора осуществляется при помощи защитного покрытия на основе эпоксидных композиций.
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к средствам контроля забойных параметров при бурении и геофизических исследованиях скважин.
Известен способ и система передачи информации посредством электромагнитных волн (РФ 
2206739 МПК E21B 47/12, опубл. 20.06.2003 г., бюлл. 17) в скважине, защищенной, как минимум частично, металлическими трубами. В скважину устанавливают передатчик/приемник информации, функционирующий при помощи направленных электромагнитных волн, создаваемых излучением электрического сигнала диполем, электрически соединенным с металлическими трубами, служащими направляющими для излученных волн. Определяют затухание передачи в некоторых слоях формации, имеющих малое удельное сопротивление, и изолируют электрически, как минимум частично, металлические трубы, находящиеся в местах вышеуказанных слоев малого удельного сопротивления. Для этого в системе некоторые металлические трубы, находящиеся в местах слоев малого удельного сопротивления, содержат средства электрической изоляции от геологических формаций, через которые пробурена скважина.
Недостатком этой системы является устройство организации электромагнитного канала связи, требующее значительных энергозатрат для передачи сигнала на поверхность, которые лишь частично снижаются путем электрической изоляции металлических труб, находящихся в местах экранирующих слоев с малым удельным сопротивлением.
Известен способ передачи информации из скважины на поверхность (РФ 2132948 МПК E21B 47/12, опубл. 10.07.1999 г., бюлл. 19) основанный на передаче кодированных электрических информационных сигналов по колонне бурильных труб с передатчика электродом, установленным в призабойной зоне и связанным с металлом колонны бурильных труб, приеме их электродом, установленным на устье скважины, и преобразовании кодированных электрических информационных сигналов приемником в вид, удобный для регистрации, отличающийся тем, что передают кодированный электрический информационный сигнал дополнительно по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб. Электрические сигналы передаются по металлу трубы и промывочной жидкости, разделенным поверхностным слоем, имеющим существенно меньшую электропроводность, чем металл и промывочная жидкость.
Из этого патента известно устройство, которое реализует вышеописанный способ.
Недостатком этого устройства является то, что оксидный слой не может полностью изолировать колонну бурильных труб от промывочной жидкости и поэтому часть мощности посылаемого сигнала теряется.
Задача настоящего изобретения - повышения эффективности канала передачи информации из скважины на поверхность.
Техническим результатом модели является значительное уменьшение токов утечки через поверхность бурильной трубы.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для передачи информации из скважины на поверхность осуществляющее передачу кодированного электрического информационного сигнала по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб, при этом на бурильные трубы нанесено защитное покрытие. Защитное покрытие бурильных труб применяется изначально с целью снижения гидравлических потерь на трение бурового раствора, увеличения срока службы трубы и выполняется на основе эпоксидных композиций.
На чертеже представлено устройство для передачи информации по колонне бурильных труб с нанесенным защитным покрытием. На чертеже изображена скважина 1, в которую опущена колонна бурильных труб 2, покрытая защитным покрытием 3, в нижней части колонны бурильных труб 2 размещен контейнер 4, в котором размещен передатчик информационных электрических сигналов 5 с трансформаторным выходом, один конец которого присоединен к металлу колонны бурильных труб 2, а другой подключен к излучающему электроду 6, установленному в промывочной жидкости 7, на устье скважины установлен приемник, выполненный в виде токопроводящего провода 8, один конец которого присоединен к металлу колонны бурильных труб 2, а другой соединен с приемным электродом 9, установленным в промывочной жидкости 7. Провод 8 является первичной обмоткой приемника, со вторичной обмотки 10 которого сигнал поступает в приемное устройство 11. Сущность способа передачи информации из скважины на поверхность заключается в следующем. Передача электрических сигналов, возникших в результате создания электрического тока между массой колонны бурильных труб и излучающим электродом, установленным в промывочной жидкости внизу колонны бурильных труб, происходит по промывочной жидкости и токопроводящему металлу колонны бурильных труб, электрически разделенных между защитным покрытием. Прием электрического сигнала осуществляется приемным устройством, установленным на устье скважины, приемный электрод 9 которого размещен в промывочной жидкости, и по току между приемным электродом и колонной бурильных труб судят о параметрах бурения. Способ передачи информации из скважины на поверхность может быть реализован следующим образом. Инклинометр (непоказанный на чертеже), расположенный в контейнере 4, выдает информацию о положении конца колонны бурильных труб 2 в пространстве в виде последовательности электрических сигналов, которые преобразуются (кодируются) в несущую частоту с наложенной на нее последовательностью информационных импульсов. Указанная закодированная информация поступает на трансформаторный выход передатчика и между излучающим электродом 6 и колонной бурильных труб 2 возникает электрический потенциал. Электрические сигналы проходят по промывочной жидкости 7, незначительно замыкаясь по металлической массе колонны бурильных труб 2. Мощность посылаемого сигнала предварительно рассчитывается. Информационный сигнал доходит до приемного электрода 9, снимается токопроводящим проводом 8, усиливается приемным трансформатором 10, а затем поступает в приемное устройство 11, где декодируется и записывается на ленту самописца или любое другое устройство. Таким образом, передача информационного сигнала происходит внутри скважины по кратчайшему расстоянию и не требует большой мощности для преодоления сопротивления пластов окружающей породы. Это позволяет во многих случаях отказаться от турбогенератора и перейти на более экономное и технологическое батарейное питание.
Таким образом, использование труб с защитным покрытием значительно увеличивает сопротивление изоляции трубы относительно бурового раствора, что применительно к устройству передачи информации по колонне бурильных труб способствует значительному увеличению коэффициента полезного действия канала передачи информации. Позволяет использовать автономные забойные блоки с меньшей мощностью излучающего устройства, т.е. увеличить срок автономной работы забойного блока без перезарядки аккумуляторов, и получать информацию забойной телеметрии с больших глубин.
Устройство для передачи информации из скважины на поверхность, осуществляющее передачу кодированного электрического информационного сигнала по буровой жидкости, в которой установлен передающий электрод, конец которого с металлом колонны бурильных труб соединен через трансформаторный выход передатчика, а принимают кодированный электрический информационный сигнал электродом, установленным в промывочной жидкости, один из концов которого соединен с одним из концов первичной обмотки приемника, другой конец которого соединен с металлом колонны бурильных труб, отличающееся тем, что при этом используются бурильные трубы с защитным покрытием, представляющим собой специально нанесенный слой диэлектрика на основе эпоксидных композиций, обладающих значительной механической прочностью и химической устойчивостью к воздействию реагентов промывочной жидкости.
