Устройство для передачи забойной информации при бурении

 

Изобретение относится к промысловой геофизике. Задачей изобретения является увеличение дальности передачи забойной информации. Устройство включает блок питания, источник высоковольтных импульсов ИВИ, два емкостных накопителя энергии, два управляемых коммутатора, блок управления и блок датчиков. После подачи напряжения импульсы с ИВИ разной полярности поступают в накопители, где происходит накопление энергии. По сигналу с блока управления открывается соответствующий коммутатор и энергия с подключенного к нему накопителя прикладывается к верхней части буровой колонны. Аналогичным образом срабатывает вторая ветвь устройства, причем выходы обоих коммутаторов подключены к одной точке колонны. Нулевой вывод ИВИ подключен к нижней части колонны, отделенной от верхней диэлектрической вставкой. Положительный эффект: саморегулирование выходного импеданса устройства в зависимости от текущего импеданса породы. 1 ил.

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для передачи забойной информации при бурении скважин.

Известно устройство для передачи информации, содержащее источник питания, блок датчиков, коммутатора, блок синхронизации и блок управления [1].

Известно также устройство для глубинной телеметрии, содержащее блок питания, источник импульсов, блок датчиков, диэлектрическую вставку, установленную между верхней и нижней частями колонны бурильных труб, и блок управления [2].

В качестве прототипа принято устройство для передачи забойной информации в процессе бурения, содержащее электромагнитный генератор, электрический разделитель, коммутатор записи, блок управления, программой, блок питания и датчики [3].

Недостатком данных устройств является то, что в низкоомных разрезах скважины резко уменьшается дальность передачи информационных сигналов из-за невозможности согласования сопротивления породы с выходным сопротивлением передающего устройства. К примеру дальность передачи при сопротивлении породы в 20-30 Ом/м не превышает 2-2,5 км. В породах с более низким сопротивлением, а это большинство, резко снижает дальность передачи информационных сигналов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение дальности передачи забойной информации при бурении.

Техническое преимущество, которое может быть получено от использования изобретения - саморегулирование по выходному импедансу устройства к импедансу породы в буровой скважине.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство, содержащее блок питания источник высоковольтных импульсов, блок датчиков, диэлектрическую вставку, блок управления, один из выходов которого подключен к входу первого управляемого коммутатора дополнительно снабжено двумя емкостными накопителями энергии и вторым управляемым коммутатором, причем входы накопителей энергии соединены с разнополярными выходами источника высоковольтных импульсов, а выходы с входами соответствующих коммутаторов, вход второго управляемого коммутатора соединен с вторым выходом блока управления, выходы управляемых коммутаторов объединены и соединены с верхним концом колонны бурильных труб, а нулевой выход источника высоковольтных импульсов соединен с нижней частью колонны бурильных труб.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок питания 1, источник высоковольтных импульсов 2, емкостные накопители энергии 3 и 4, управляемые коммутаторы 5 и 6, блок управления 7, блок датчиков 8 и диэлектрическую вставку 9, причем блок питания 1 соединен с источником высоковольтных импульсов 2, разнополярные выходы которого соединены с емкостными накопителями 3 и 4; а выходы емкостных накопителей соединены со входами соответствующих управляемых коммутаторов 5 и 6, выходы которых объединены и подключены к буровой колонне, управляющие входы управляемых коммутаторов соединены через блок управления 7 с блоками датчиков 8, а третий выход источника высоковольтных импульсов 2 соединен с нижней частью буровой колонны, отделенной от верхней части диэлектрической вставкой 9.

Устройство работает следующим образом.

После подключения блока питания 1, источник высоковольтных импульсов 2 вырабатывает высоковольтные импульсы положительной и отрицательной полярности, которые поступают на соответствующие накопители энергии 3 и 4, где происходит накопление энергии разной полярности. Сигналы с блока датчиков 8 поступают на блок управления 7, где обрабатывается, и по результатам обработки выдаются сигналы на управление коммутаторами 3 и 4 в определенной последовательности. При поступлении управляющих импульсов на один из управляемых коммутаторов 5 и 6 коммутатор открывается и энергия одной полярности прикладывается к буровой колонне. Затем, после прекращения поступления управляющих импульсов с блока управления 7 данный управляемый коммутатор закрывается и начинают поступать управляющие импульсы на другой коммутатор, который открывается и накопленная энергия другой полярности прикладывается к той же точке буровой колонны, а нулевой вывод источника высоковольтных импульсов подключен к нижней части буровой колонны.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить дальность передачи информации из скважины за счет того, что высоковольтные импульсы подаются на породу с низким удельным сопротивлением. В известных устройствах источники энергии обладают довольно высоким внутренним сопротивлением, что ведет к значительным потерям энергии во внутренних цепях источника энергии. Кроме того, предлагаемое устройство, благодаря разряду емкостных накопителей на породу, позволяет реализовать саморегулирующуюся систему согласования по импедансу: предлагаемое устройство - порода, что дает возможность максимально повысить мощность передаваемого сигнала.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 595500, кл E 21 В 47/12, 1975.

2. Патент США N 4691203, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 817235, E 21/12, 28.06.79 - прототип.

Формула изобретения

Устройство для передачи забойной информации при бурении, содержащее блок питания, источник высоковольтных импульсов, блок датчиков, диэлектрическую вставку, блок управления, один из выходов которого подключен к входу первого управляемого коммутатора, отличающееся тем, что оно снабжено двумя емкостными накопителями энергии и вторым управляемым коммутатором, причем входы накопителей энергии соединены с разнополярными выходами источника высоковольтных импульсов, а выходы - с входами соответствующих коммутаторов, вход второго управляемого коммутатора соединен с вторым выходом блока управления, выходы управляемых коммутаторов объединены и соединены с верхним концом колонны бурильных труб, нулевой выход источника высоковольтных импульсов соединен с нижней частью колонны бурильных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1