Патент ссср 153675

 

Класс G 08с; 74Ь, 8в2 № 153675

СССР

®СВО OS>t;; g

1 ПЯТИТне.

Т ХиаЧгСКдя ®БИОТЕК,(>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа № 255

Е. А. Поляков

СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ

ИНФОРМАЦИИ ПО КОЛОННЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Заявлено 9 декабря 1960 г. за № 688472/26-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Б1оллетене изобретений и товарных знаков» № 6 за 1963 г.

Для создания надежных каналов связи оольшой протяженности используется способ ретрансляции. Для исключения иптерференционных помех в ретрансляционных линиях применяют чередование двух диапазонов несущей частоты, причем системы промежуточных станций выполняются направленными. Однако известные способы не позволяют осуществлять надежных дальних беспроводных передач информации по колонне бурильных труб во время бурения. Кроме того, они чувствительны к помехам.

Предлагаемый способ многоканальной беспроводной передачи информации по колонне бурильных труб позволяет существенно увеличить дальность (глубину) передачи, для чего в буровую колонну встраивают ретрансляционные пункты в виде трубы с гидравлической турбиной и генератором постоянного тока внутри. В качестве приемных и передающих электродов используют электрод, расположенный на изолированном участке трубы, и колонну бурильных труб. Для обеспечения помехоустойчивости каналов используют три диапазона девиации несущей частоты, устанавливают на ретрансляционном пункте высокоизбирательные полосовые фильтры и ограничитель нижнего уровня.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема многоканальной передачи информации от забоя скважины на поверхность в процессе бурения с использованием ретрансляционных пунктов, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 — блок-схема приемо-передающей аппаратуры ретрансляционных пунктов при использовании для телепередачи трех диапазонов рабочих частот. № 153675

В призабойной части колонны бурильных труб (см. фиг. 11 между колонной 1 и бурильным инструментом 2 располагается труба,3 (пер.водник) с вмонтированным в нее скважинным устройством 4. Сигналы, поступающие от датчиков измеряемых параметров (карота>кные зон; ы. дя-.-IIIlI угла и азимута искривления осН скважины, датчик температуры и т. z.), преобразуя тся в скважинной аппаратуре, устройства 4 в переменное напря>кение, частота которого пропорциональна величине сигнала. После усиления это напря>кение подводится к электроду А, расположенному на изолированном участке 5 трубы 8, и к ко".î IIIå 1 бурильных труб. Ток, стекающий с электрода А и колонны 1, создает переменное электрическое поле. При этом между любыми двумя точками пространства появляется разность потенциалов. Измеряя частоту этой рязности потенциалов с помощью наземного приемного устройства 6. получают значение того или иного параметра, характеризующего призабойную зону скважины. Многоканальное измерение этих параметров достигается путем временного разделения каналов (поочередного подключения передающего устройства к различным датчикам).

Для увеличения дальности беспроводной передачи при обслуживании глубоких и сверхглубок ix скважин в колонне бурильных труб между забоем и поверхностью устраиваются ретрансляционные пункты 7, Ь, 9 и т. д. Ретрансляционный пункт представляет собой трубу 10, котор lя с помощью замковых соединений встраивается в колонну бурильных труб; внутри трубы монтируется гидравлическая турбина 11, вращаю1цая генератор постоянного тока 12, который пигает приемо-передающую аппаратуру 18 пункта.

Работа ретрансляционных пунктов заключается в приеме сигналов от призабойного передающего устройства, их усилении и последующей передаче на поверхность Земли. Прием сигналов от призабойного передающего устройства ближайшим к нему ретрансляционным пунктом 7 производится с помощью приемных электродов пункта: электрода А, р".ñëoëîæåííîãî на изолированном участке 14 трубы 10, и колонны. Так как в среде, в которой располо>кен ретрансляционныи пункт, имеет место переменное электрическое поле, создаваемое призабойным передаю1цнм устройством, то на приемных электродах пункта появится переменная разность потенциалов. Частота этой разности потенциалов будет равна частоте изменения поля призабойного устройства. Вследствие совмещения приемных и передающих электродов (для предотвращения сямовсзбу>кдения аппаратуры ретрансляционных пунктов) в пункте производится соответствующая трансформация частоты принимаемого сигнала. Таким образом, ня передающие электроды ретрансляционного пункта подается переменное напря>кение, частота которого отличается от частоты переменного напряжения, снимаемого с приемных электродов пункта. Это позволяет легко отфильтровать эти частоты друг от др11 а.

Для телепередачи с применением двух и более ретрансляционных пункзoв необходимо использовать три диапазона рабочих частот, имеющих между собой определенный разрыв.

Г! ринцип работы приемо-передающей аппаратуры ретрансляционных 1 óíêòoâ при использовании для телепередачи трех диапазонов рабочих частот следующий (см. фиг, 2).

Пр11заоойное переда1ощее устройство 15 генерирует в окру>кающей среде пе1деменное электрическое поле, изменяющееся, напримр, с частотои о: 1Î до 22 гц (первый диапазон рабочих частот). Появляющаяся

1 я приемных электродах ретрансляцио шого пункта 16 перемегпчяя раз1юсть потенциалов подается на вход полосового фильтра 17, пропус№ )53б75

«auIIIeiо только частоты первого рабочего диапазона. После фильтра 17

cvIIIaл проходит ограничитель 18 нижнего уровня входного сигнала и подается на модулятор 19, где смешивается с частотой ) „вспомогательного |енератора 20. Полосовой фильтр 21 выделяет на выходе модулятора 19 суммарную частоту /„+ fI генератора и пере,даваемую в данный момент частоту fI из первого диапазона раоочих частотг..

Суммарная частота 1 + fI, а также неизменная частота f, от генератора 22 подаются на балансный смеситель 28, с которого снимается напряжение, соответствующее разности этих частот / -- () „+ fI). При надлежащем выборе частот вспомогательных генераторов 20 и 22 на выходе 03.13HcHQI смесителя 28 можно получить частоты, соответствующие второму диапазону рабочих частот (28 —: 40 ги), Напряжение этой частоты усиливается усилителями 24 и 25 и подводится к передающим электродам ретрансляционного пункта 16. Стекающий с электродов ретрансляционного пункта 16 ток создает в окружающей среде переменное электрическое поле, изменяющееся с частотой 28 —: 40 ги.

При этом на приемных электродах ретрансляционного пункта 26 появится переменная разность потенциалов той же частоты.

Тракт приемо-передающей аппаратуры ретрансляционного пункта 26 в основном аналогичен тракту пункта 16. Отличием тракта является установка делителя частоты 27 перед оалансным смесителем 28.

На псредающие электроды ретрансляционного пункта 26 подается напряжение, имеющее частоту от 1 до б ги (третий диапазон).

При генерации ретрансляционным пунктом 26 в окружающей среде переменного электрического поля с частотой от 1 до б г .; на приемных электродах ретрансляционного пункта 29 появится разность потенциалов соответствующей частоты. Отличительной особенностью тракта приемо-передающей аппаратуры ретрансляционного пункта 29 является наличие перед балансным смесителем 80 умножителя частоты 81.

1-1а передающие электроды пункта поступает переменное напряжение, имеющее частоту от 10 до 22 ги, т. е. частоту, соответствующую первому диапазону рабочих частот.

Во всех последующих ретрансляционных пунктах используются частоты тех же трех рабочих диапазонов и в том же порядке.

Предмет изобретения

1. Способ многоканальной беспроводной передачи информации по колонне бурильных труб во время бурения 9Т забоя скважины на поверхность, отличающийся тем, что, с целью увеличения дальности передачи, осуществляют ретрансляцн о сигналов, для чего в буровую колонну встраивают ретрансляционные пункты, которые выполняют в виде трубы, в которой монтируют гидравлическую турбину и генератор постоянного тока для питания приемо-передающей и усилительной аппаратуры пункта, а в качестве приемных и передающих электродов используют расположенный на изолированном участке трубы электрод и колонну бурильных труб.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью обеспечения помехоустойчивости каналов связи, используют три диапазона рабочих частот, в ретрансляционном пункте производят 1рансформацию частоты принимаемого сигнала и для частотной селекции сигнала устанавливают на ретрансляционном пункте высокоизбирательные полосовые фильтры, а для амплитудной селекции — ограничитель нижнего уровня сигнала.

¹ 153675

Редактор Л. И. Колыбина Техред А. А. Камышникова Корректор Л. Я. Баранова

Подп. к печ. 20/VII — 63 г. Формат бум. 70 Х 108 /16 Объем 0,44 изд. л.

Заказ 1875/16 Тпрягк 750 Ценя 4 .;он.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2.