Устройство для передачи информации из скважины

Область применения: при геофизическом мониторинге скважин в нефтяной и газовой промышленности. Устройство содержит датчики, размещенные равномерно по корпусу и подключенные через элементы для записи информации к архиву информации и к установленным в нижней части корпуса источникам питания; установленный в верхней части корпуса электромагнитный передатчик, подключенный к архиву информации и включенный в электромагнитный автоколебательный контур; электромагнитный приемник, установленный на устье скважины, подключенный к архиву информации на устье скважины и включенный в электромагнитный автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, меньшей частоты собственных колебаний автоколебательного контура электромагнитного передатчика, и излучатель электромагнитных волн, установленный на устье скважины и включенный в автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, большей частоты собственных колебаний автоколебательного контура электромагнитного передатчика. Элементы для записи информации выполнены с возможностью поочередной записи показаний датчиков в архив информации. Достигается уменьшение расхода энергии источников питания на передачу информации из скважины на поверхность, подзарядка источника питания в скважинных условиях без поднятия приборов на поверхность, улучшение качества передаваемой на поверхность информации.

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и предназначена для использования при геофизическом мониторинге скважин.

Известны устройства для передачи информации из скважин при их геофизическом мониторинге, включающие установленные в скважине автономные приборы с датчиками и долговременной памятью и геофизический кабель (М.Н.Хуснулин «Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов». М.: Недра, 1989).

Применение геофизического кабеля для передачи информации имеет следующие недостатки:

- передача информации из скважины по геофизическому кабелю возможна лишь в краткие промежутки времени, когда в скважине нет бурового или добытого оборудования;

- для использования геофизического кабеля в процессе выполнения скважинных работ, при установленном буровом или добычном оборудовании, требуются специальные приспособления;

- наличие электромагнитных помех от работающих двигателей, насоса и питающего насос силового кабеля.

Этих недостатков лишено другое известное устройство для передачи информации из скважины, принятое за прототип, включающее размещенные по поверхности корпуса датчики, подключенные через элементы для записи информации к долговременной памяти и к источникам питания, установленным в нижней части корпуса, электромагнитный передатчик, подключенный к долговременной памяти и установленный в верхней части корпуса, и электромагнитный приемник, установленный на устье скважины (патент РФ №24702, МПК Е21В 47/00).

Недостатки прототипа состоят в следующем:

- для записи и передачи информации требуется много энергии, поэтому источники питания быстро разряжаются, запись показаний приборов в долговременную память прекращается, и устройство перестает выполнять свои функции в скважине;

- для зарядки источников питания требуется извлечение приборов на поверхность и их полная разборка.

Задачей изобретения является создание устройства для передачи информации из скважины, лишенного перечисленных недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является уменьшение расхода энергии источников питания на передачу информации из

скважины на поверхность, подзарядка источника питания в скважинных условиях без поднятия приборов на поверхность, улучшение качества передаваемой на поверхность информации.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для передачи информации из скважины, содержащем размещенные равномерно по корпусу датчики, подключенные через элементы для записи информации к архиву информации и к источникам питания, установленным в нижней части корпуса, электромагнитный передатчик, подключенный к архиву информации и установленный в верхней части корпуса, и электромагнитный приемник, установленный на устье скважины, согласно предложенному, элементы для записи информации выполнены с возможностью поочередной записи показаний датчиков в архив информации, передатчик информации с архивом информации включены в электромагнитный автоколебательный контур, приемник, установленный на устье скважины, подключен к архиву информации на устье скважины и включен в электромагнитный автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, меньшей частоты собственных колебаний автоколебательного контура передатчика в скважине, кроме того, на устье скважины установлен излучатель электромагнитных волн, включенный в автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, большей частоты собственных колебаний автоколебательного контура передатчика в скважине.

Выполнение элементов для записи информации с возможностью поочередной записи показаний датчиков в архив информации позволяет накапливать информацию и затем передавать всю информацию от передатчика на приемник в одном цикле, что улучшает качество передачи. Дискретность передачи информации не ухудшает ее качества, так как параметры технологических процессов изменяются не быстро, а запись каждого отдельного процесса в полном объеме позволяет проследить его динамику и характеристики.

Включение передатчика информации и архива информации в электромагнитный автоколебательный контур, стандартно содержащий емкость и катушку индуктивности для приема и передачи электромагнитных колебаний, позволяет усилить сигналы от датчиков. Последнее достигается использованием катушки индуктивности для возбуждения автоколебаний большой амплитуды от электромагнитной волны, направленной на индуктивность от источников электромагнитных колебаний, что позволяет использовать появившуюся энергию в индуктивности для передачи информации на поверхность без расхода энергии источников питания на эти цели, а также позволяет использовать появившуюся энергию автоколебаний для зарядки источников питания, в качестве которых использованы аккумуляторы.

Подключение приемника информации на поверхности к отдельному архиву информации обеспечивает накопление скважинной информации на устье скважины с возможностью, по мере необходимости, ее расшифровки с повторными просмотрами.

Включение приемника на поверхности в автоколебательный контур позволяет приемнику принять электромагнитные колебания автоколебательного контура передатчика и резонансно усилить их. То, что частота собственных колебаний автоколебательного контура приемника меньше частоты собственных колебаний контура передатчика, позволяет возбуждать постоянно действующий параметрический резонанс. Как известно, автоколебательный контур, меняя свои электрические параметры в процессе электромагнитных колебаний, самонастраивается и входит в параметрический резонанс в каждом колебании. Без указанного условия соотношения частот было бы трудно обеспечить резонанс из-за имеющих место постоянных помех.

Излучатель электромагнитных волн, установленный на поверхности и включенный в свой автоколебательный контур, обеспечивает поставку энергии в скважину для возбуждения и питания передатчика и подзарядки источников питания. То, что частота собственных колебаний излучателя выполнена большей частоты собственных колебаний автоколебательного контура передатчика в скважине, усиливает энергию от излучателя в автоколебательном контуре передатчика Расположение излучателя на поверхности позволяет выполнять его с любой требующейся мощностью, а, в свою очередь, подвод энергии большой мощности и ее усиление в автоколебательных контурах позволяет передавать электромагнитный сигнал от передатчика в скважине на приемник на поверхности с обеспечением достаточной мощности сигнала и высокого его качества. Качество передаваемой на поверхность информации улучшается вследствие того, что поступающая от излучателя на передатчик энергия превышает энергию источников питания.

Предложенное устройство показано на чертеже.

Устройство содержит размещенные равномерно по поверхности корпуса 1 датчики 2. Датчики 2 подключены к элементам 3, предназначенным для записи информации в архив 4 информации, и к источникам питания 5, которые установлены под элементами 3 и архивом 4 информации в нижней части корпуса 1. К архиву 4 информации подключен размещенный над ним передатчик 6 информации. Архив 4 информации и передатчик 6 информации включены в электромагнитный автоколебательный контур 7.

На поверхности скважины установлен приемник 8, включенный в электромагнитный автоколебательный контур 9 и настроенный на фиксацию затухающих электромагнитных колебаний автоколебательного контура 7 передатчика 6 в скважине. Для записи этих колебаний имеется архив 10 информации.

На устье скважины установлен также излучатель 11 электромагнитных волн, включенный в автоколебательный контур 12. Излучатель 11 настроен на воздействие на катушку индуктивности автоколебательного контура 7 в скважине для возбуждения передатчика 6 и для зарядки источников питания 5.

Автоколебательные контуры 7, 9 и 12 являются стандартными и содержат емкости и катушки индуктивности для возбуждения автоколебаний.

Устройство работает следующим способом.

На первом этапе мониторинга устройство спускают в скважину и фиксируют, например, на якорях, в интервале исследования.

На поверхности устанавливают приемник 8 с автоколебательным контуром 9 и архив 10 информации.

Устанавливают также излучатель 11 с автоколебательным контуром 12.

Включение в работу устройства производят излучателем 11. Усиленные в автоколебательном контуре 12 электромагнитные волны инициируют возбуждение автоколебательного контура 7 в скважине и зарядку источников питания 5. Датчики 2 включаются в работу и снимают показания о параметрах технологических процессов. Через элементы 3 информация от датчиков 2 поочередно передается в архив 4 информации для накопления.

Одновременно с возбуждением автоколебательного контура 7 от воздействия на него автоколебательного контура 12 излучателя 11 происходит подзарядка источников питания 5, задача которых сводится к записи информации от датчиков 2 в архив 4 информации.

После выключения излучателя 11 энергия затухающих колебаний автоколебательного контура 7 передатчика 6 воспринимается автоколебательным контуром 9 приемника 8, обеспечивая запись информации в архив 10.

Наличие в устройстве автоколебательных контуров 7, 9 и 12 и выбор частот их собственных колебаний в указанных выше соотношениях позволяет, с одной стороны, включать излучатель 11 по мере необходимости, что значительно снижает расход энергии, а, с другой стороны, передавать информацию из архива 4 информации в скважине в архив 10 информации на устье скважины в полном объеме сигналом достаточной мощности и высокого качества.

Устройство для передачи информации из скважины, содержащее размещенные равномерно по корпусу датчики, подключенные через элементы для записи информации к архиву информации и к источникам питания, установленным в нижней части корпуса, электромагнитный передатчик, подключенный к архиву информации и установленный в верхней части корпуса, и электромагнитный приемник, установленный на устье скважины, отличающееся тем, что элементы для записи информации выполнены с возможностью поочередной записи показаний датчиков в архив информации, электромагнитный передатчик включен в автоколебательный контур, электромагнитный приемник подключен к архиву информации на устье скважины и включен в электромагнитный автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, меньшей частоты собственных колебаний автоколебательного контура электромагнитного передатчика, а на устье скважины установлен излучатель электромагнитных волн, включенный в автоколебательный контур с частотой собственных колебаний, большей частоты собственных колебаний автоколебательного контура электромагнитного передатчика.