Приемная катушка телеметрической системы, передающей информацию магнитным потоком по колонне труб

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин и может быть использовано для приема информации, передаваемой скважинным модулем телеметрической системы магнитным потоком по колонне труб. Катушка содержит корпус, выполненный из немагнитного материала в виде цилиндра с продольной прорезью и с бортами, на наружной поверхности которого намотана обмотка. Под обмоткой выполнен слой из пермаллоя. Обмотка защищена заземленным экраном, выполненным из электропроводного магнитного материала. Изобретение направлено на повышение качества приема сигнала. 2 ил.

 

Изобретение относится к системам передачи забойной информации при бурении и при добыче нефти или газа.

Известна телеметрическая система для передачи забойной информации по гидравлическому каналу связи по заявке РФ №96121043, содержащая наземную часть, соединенную гидравлическим каналом связи с забойной частью, которая включает забойный двигатель, отклонитель, узел формирования гидравлического информационного импульса с исполнительным органом и приводом, соединенным с электрогенератором, имеющим привод, отличающаяся тем, что привод электрогенератора выполнен в виде кривого валика, редуктора с электромагнитной муфтой и винтовой пары. Приемное устройство гидравлического канала связи представляет собой датчик давления, который установлен в нагнетательной магистрали забойного двигателя.

Недостатком систем с гидравлическим каналом связи является сложность конструкции, высокая стоимость.

Известна забойная телеметрическая система с электромагнитным каналом связи по патенту РФ №2193656, способная работать в условиях экранирующих пластов, у которой излучатель находится выше экранирующих пластов, а скважинный прибор возле забойного двигателя. Связь скважинного прибора с излучателем осуществляется при помощи кабеля, имеющего большую длину, что является недостатком. Верхняя часть представляет собой электрический разделитель, который выполняет функции диполя, образованного в результате электрического разделения бурильной колонны. Нижняя часть скважинного прибора установлена в составе компоновки низа бурильной колонны над забойным двигателем, сцентрирована и зафиксирована в посадочном устройстве. Прием осуществляется на приемную антенну, выполненную в форме металлического заостренного штыря, вбиваемого в землю на расстоянии около 50 м от колонны бурильных труб.

Недостатками системы являются неработоспособность канала связи в экранирующих пластах с высокой проводимостью, ограничение по глубине передачи в 3500 м и невозможность применения в колонне обсадных труб.

Известна приемная катушка телеметрической системы, передающей информацию магнитным потоком по колонне труб, входящая в состав линии связи по а.св. СССР №608051, опубл. 05.05.1978 г.(прототип). Катушка представляет собой обмотку, которая намотана на замкнутый магнитопровод из магнитомягкого материала. Магнитомягкие материалы обладают низкой прочностью. Если же передающую и приемную катушки намотать на колонну бурильных труб из высоколегированной стали типа 40Х, то произойдет значительное ослабление сигнала вследствие низкой магнитной проницаемости высоколегированных сталей и высоких частот передачи, рекомендуемых в описании к а.св. СССР №608051 порядка 0,1...1,0 МГц. Кроме того, потери сигнала наблюдаются в резьбовых стыках бурильных (обсадных труб) и на принятый сигнал воздействуют помехи от линий электропередачи, электрических приборов и магнитных масс: трубопроводов и каркаса буровой. Помехи также возникают при наличии экранирующих пластов с высокой проводимостью: а именно соляных пластов, пластов, содержащих руды металлов, например железная руда.

Задачами создания изобретения являются обеспечение уверенного приема сигнала через экранирующие пласты с высокой проводимостью и обеспечение работоспособности скважинного прибора в колонне обсадных труб.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что приемная катушка телеметрической системы, передающей информацию магнитным потоком по колонне труб, содержит корпус, выполненный из немагнитного материала в виде цилиндра с продольной прорезью и с бортами, на наружной поверхности которого намотана обмотка, под обмоткой выполнен слой из пермаллоя, при этом обмотка защищена экраном, выполненным из электропроводного магнитного материала, причем экран заземлен.

Проведенные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Новизна подтверждается патентными исследованиями. Критерий «изобретательский уровень» - новыми свойствами, обусловленными всей совокупностью существенных признаков. Для реализации технического решения не требуется дифицитных материалов и новых технологий.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1 и 2, где:

на фиг.1 приведен поперечный разрез катушки,

на фиг.2 приведена схема распайки разъема.

Приемная катушка телеметрической системы с магнитным каналом связи (фиг.1) выполнена в виде корпуса 1, имеющего форму цилиндра 2 с бортами 3 и продольной прорезью «А», Корпус 1 полностью изготовлен из немагнитного материала: алюминия или пластмассы. На корпусе 1 намотана одна или несколько обмоток 4 с выводами 5. Под обмоткой 4 может быть выполнен слой пермаллоя 6. Снаружи обмотка защищена экраном 7. Экран в одном из вариантов выполнен из электропроводного материала (металла) и заземлен (фиг.2).

Приемная катушка телеметрической системы с магнитным каналом связи устанавливается в верхней части колонны бурильных труб и подключается к приемному устройству (на фиг.1 и 2 не показано). При работе излучателя, который находится в нижней части колонны бурильных труб (не показано), магнитные потоки по ней передаются вверх и индуцируют в приемной катушке электрические сигналы, повторяющие сигналы, идущие от излучателя. В результате осуществляется прием забойной информации по беспроводному магнитному каналу связи.

При использовании приемной катушки предложенной конструкции стало возможным обеспечить прием магнитного потока при использовании для питания излучателя телеметрической системы источник питания с малой мощностью, не снижая при этом прочность колонны труб, защитить этот сигнал от помех в виде магнитных и электромагнитных полей, которые индуцируются линиями электропередач и металлическими конструкциями. Изготовлено 2 экз. системы по предложенному техническому решению и успешно проведены испытания.

Кроме того, применение изобретения позволило:

1. Впервые реально создать телеметрическую систему, работающую на магнитном канале связи.

2. Осуществлять передачу забойной информации без искажения через экранирующие пласты с высокой проводимостью.

3. Обеспечить передачу забойной информации при установке телесистемы в колонне обсадных труб, что очень важно при разбуривании боковых стволов из обсаженных скважин.

Приемная катушка телеметрической системы, передающей информацию магнитным потоком по колонне труб, содержащая корпус, выполненный из немагнитного материала в виде цилиндра с продольной прорезью и с бортами, на наружной поверхности которого намотана обмотка, под обмоткой выполнен слой из пермаллоя, при этом обмотка защищена экраном, выполненным из электропроводного магнитного материала, причем экран заземлен.