Электромагнитный канал связи

Этот канал связи использует электромагнитное поле, распространяющееся по горным породам (рисунок 10). Питание датчиков, модулятора и передатчика осуществляется от турбогенератора и/или аккумуляторов (рисунок 12).

Рисунок 10 – Схема организации электромагнитного канала связи

 

Приемная антенна заземляется обычно на расстоянии 50÷70 метров от буровой, либо в качестве приемной антенны используется уже пробуренная и обсаженная скважина данного куста.

В качестве передающей антенны (несимметричный диполь) используется бурильная колонна, разделенная электрически изолирующей вибростойкой вкладкой, – электрическим разделителем (рисунок 11).

В большинстве случаев с глубины до 3000 м сигнал доходит устойчиво, однако иногда встречаются экранирующие пропластки горных пород, например, соленосные толщи, которые гасят сигнал и полностью нарушают работу системы. Кроме того, данные системы при бурении с морских судов и платформ применимы только с использованием дополнительных узлов –
морских антенн, заглубляемых в морское дно.

Рисунок 11 – Переводник с электрическим разделителем

Рисунок 12 – Скважинная часть телесистемы ЗТС (с электромагнитным каналом связи) с модулями каротажа

Достоинством телеметрических систем с электромагнитным каналом связи является возможность свободного вращения бурильной колонны, большая скорость передачи данных, независимость функционирования от содержания песка, газов и наполнителей в буровом растворе, а также простота применения, – все элементы телеметрической сборки включаются в КНБК над забойным двигателем на поверхности и спускаются в скважину с бурильной колонной.

 

1.3. Проводной канал связи (по электрическому или геофизическому кабелю)

Поскольку телеметрический тренажер изготовлен с использованием узлов телеметрической системы ZOND, являющейся телесистемой с каналом связи по геофизическому кабелю, остановимся на особенностях данного канала связи подробнее.

Данный канал связи может быть организован различными способами. Общими достоинствами для всех этих способов являются непрерывность и быстрота передачи данных от скважинного прибора на поверхность, независимость от свойств промывочного агента и геологического разреза, ненужность турбогенератора и аккумуляторов для электрического питания датчиков и электроники скважинной части, отсутствие подвижных деталей в составе скважинного прибора.

1.3.1. В случае применения электробура и специальных труб для электробурения с кабельными вставками и быстроразъемными кабельными соединениями скважинный прибор в немагнитной трубе включается в состав КНБК над кривым переводником на поверхности и спускается в скважину с бурильной колонной. Сигнал скважинного прибора передается на поверхность по силовому кабелю электробура.

Такой канал связи может быть организован только при электробурении, и эта узкая специализированность является его недостатком. Как и само бурение с помощью электробура, эти системы имеют малое применение.

1.3.2. На поверхности при сборке КНБК в ее состав над забойным двигателем включаются установочный (ориентирующий) переводник и немагнитная труба, и вместе с бурильной колонной спускаются в скважину. После спуска колонны на забой внутрь бурильной колонны с помощью геофизической лебедки на кабеле спускается скважинный зонд. Нижний конец зонда (т.н. перо, рисунок 2) при стыковке с установочным переводником садится своей прорезью на направляющую шпонку переводника и ориентируется соответственно меткам нуля установочного переводника и отклонителя (рисунок 13 и клип 1). Питание датчиков и электроники скважинного зонда осуществляется по кабелю. Сигнал скважинного зонда проходит по геофизическому кабелю и через электронное устройство сопряжения подается на компьютер.

Рисунок 13 – Установочный (ориентирующий) переводник

 

Недостатками являются необходимость обязательного наличия геофизической лебедки и кабеля, недостаточная надежность правильной стыковки скважинного зонда с установочным переводником при зенитных углах 30 и более градусов, сложность приемов работы с телесистемой в пологих скважинах, невозможность вращения колонны без применения дополнительных технологических приемов и приспособлений, описанных ниже.

 

Для проигрывания клипа дважды щелкните по картинке левой клавишей мыши.

Клип 1 – Телеметрические работы в скважине

 

Наружу из бурильной колонны кабель может быть выведен различными способами.

1.3.2.1. Геофизический кабель после стыковки скважинного зонда с установочным переводником выводится наружу через специальный кабельный переводник с уплотнителем (рисунок 14 и клип 1), после чего производится дальнейший спуск колонны в секцию с высоким зенитным углом, либо на кабельный переводник наворачивают ведущую трубу и начинают бурение. При наращивании колонны кабель не извлекают, и он остается в пространстве между бурильной и обсадной колоннами. Это исключает затраты времени на извлечение скважинного зонда при наращиваниях, но кабель оказывается уязвимым, и часто повреждается. Кроме того, такой способ вывода кабеля
наружу не позволяет свободно вращать бурильную колонну.

Рисунок 14 – Кабельный переводник

 

1.3.2.2. Геофизический кабель выводится наружу через лубрикатор (уплотнитель), вваренный в горловину вертлюга (рисунок 15). Недостатком является необходимость подъема скважинного зонда в ведущую трубу при каждом наращивании колонны. Вращение бурильной колонны возможно только при приподнятом над установочным переводником скважинном зонде, после чего для ориентирования отклонителя необходима повторная стыковка (посадка зонда в установочный переводник).

Рисунок 15 – Лубрикатор в горловине вертлюга

1.3.2.3. В скважинах с большой кривизной скважинный зонд спускается в колонну в секцию с небольшим зенитным углом. После этого на трубы наворачивается специальный переводник, кабель обрезается, а в переводнике монтируется электрический разъем. Верхняя секция кабеля пропускается через сальник в горловине вертлюга, на нижнем конце секции имеется ответная часть электрического разъема (утяжеленная стыковочная муфта). При наращиваниях (или дальнейшем спуске колонны в скважину) в ведущую трубу поднимается только верхняя секция кабеля с утяжеленной стыковочной муфтой (рисунок 16). Если разъем оказывается в пологой (с высоким зенитным углом) части скважины, операция повторяется, и организуется еще одна нижняя секция кабеля, – от разъема до разъема. Таких нижних секций может быть несколько.

Такой способ позволяет сократить время наращивания (поскольку из скважины при этом поднимается только верхняя секция кабеля) и вращать бурильную колонну, приподняв верхнюю секцию кабеля и расстыковав электрический разъем. Кроме того, в наклонной секции скважины надежность стыковки утяжеленной электрической муфты с разъемом гораздо выше, чем надежность правильной посадки скважинного зонда в установочный переводник.

Несмотря на отмеченные недостатки, кабельный канал связи широко применяется, и системы с его использованием быстро развиваются и в России, и за рубежом.

Рисунок 16 – Телеметрические работы с использованием кабельных вставок.