RU2520733C2 - Well surveying apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: physics; geophysics.

SUBSTANCE: invention relates to geophysics and can be used in well-logging operations. The well surveying apparatus comprises a logging cable with a cable head and a sealed housing inside of which there are sensors for recording geophysical field parameters, e.g., seismic detectors. The sealed housing and the cable head further include radio communication modules, and the upper part of the sealed housing and the lower part of the cable head are in form of radioparent ends with the possibility of data communication between the radio communication modules.

EFFECT: broader functional capabilities of the device.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах (ГИС) и может быть использовано при проведении исследований в сильно искривленных и горизонтальных скважинах. В таких скважинах приборы на нужную глубину спускаются на колонне труб, поэтому изначально присоединить к ним геофизический кабель для связи с поверхностью не представляется возможным. Поэтому соединение кабеля с прибором осуществляют после спуска приборов на нужную глубину. Основная задача при этом состоит в осуществлении информационного обмена между наземной аппаратурой и скважинными приборами, подсоединяемыми в известных устройствах к кабелю посредством кабельного разъема.The invention relates to the field of geophysical research in wells (GIS) and can be used when conducting research in highly curved and horizontal wells. In such wells, instruments descend to the desired depth on the pipe string, so it is not possible to initially attach a geophysical cable to them to communicate with the surface. Therefore, the cable is connected to the device after the devices are lowered to the desired depth. The main task in this case is to carry out information exchange between the ground equipment and downhole tools connected in a known device to the cable via a cable connector.

В известных устройствах в качестве стандарта принята конструкция разъема, называемая «мокрым соединением» или «мокрым разъемом». На верхнем приборе зонда перед его спуском в скважину монтируется штырь по меньшей мере с одним электрическим контактом. Для предохранения от загрязнения и коррозии применяют смазки и различного рода колпачки. На кабельный наконечник геофизического кабеля при этом закрепляют специальную муфту с глухим отверстием, в котором расположен по меньшей мере один ответный электрический контакт. Отверстие заполняют смазкой и закрывают подвижной пробкой. После достижения зондом требуемой глубины внутри колонны труб спускают кабельный наконечник с муфтой. В идеале муфта надевается на штырь, при этом колпачки и пробки сдвигаются, смазка вытесняется и устанавливается электрическое соединение. В реальности же электрическое соединение может произойти далеко не с первой попытки или не произойти совсем. Причин для этого может быть несколько:In prior art devices, a connector design called a “wet connection” or a “wet connector” is adopted as a standard. A pin with at least one electrical contact is mounted on the upper probe device before it is lowered into the well. To protect against pollution and corrosion, lubricants and various caps are used. In this case, a special sleeve with a blind hole is fixed to the cable lug of the geophysical cable, in which at least one reciprocal electrical contact is located. The hole is filled with grease and closed with a movable plug. After the probe reaches the required depth inside the pipe string, the cable lug with the sleeve is lowered. Ideally, the clutch is put on the pin, while the caps and plugs are moved, the lubricant is displaced and an electrical connection is established. In reality, an electrical connection can occur far from the first attempt or not at all. There may be several reasons for this:

1. Конфигурация ствола скважины, при которой кабельный наконечник ложится на стенку трубы и не может налезть муфтой на конус.1. The configuration of the wellbore, in which the cable lug lies on the wall of the pipe and cannot fit the sleeve onto the cone.

2. Неподходящая консистенция бурового раствора, выпадение из него осадка.2. Unsuitable consistency of the drilling fluid, precipitation from it.

3. Недостаточный опыт оператора каротажного подъемника, так как от него требуется соблюсти баланс при разгоне муфты между полным надеванием на штырь и поломкой штыря при чрезмерной на него нагрузке.3. Insufficient experience of the operator of the logging elevator, since it is required to maintain a balance when accelerating the coupling between fully putting on the pin and breaking the pin with excessive load on it.

4. При несовпадении нескольких контактов аппаратура либо не заработает, либо у нее выгорят входные цепи из-за попадания питающего напряжения на информационные входы.4. If several contacts do not match, the equipment will either not work or the input circuits will burn out due to the supply voltage entering the information inputs.

5. При попадании бурового раствора в зазор между штырем и муфтой возможно образование проводящих мостиков и выгорание межконтактных изоляторов или «дребезг» при передаче информации.5. If drilling fluid enters the gap between the pin and the coupling, the formation of conductive bridges and burnout of contact insulators or “rattling” during the transmission of information is possible.

Известен кабельный разъем для работы в проводящей среде, состоящий из штыревой и гнездовой частей с узлами фиксации (Шустерман и др., 2004). Узел фиксации расположен в штыревой части разъема и включает подпружиненную втулку, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра корпуса гнездовой части, и фиксирующие элементы, стянутые упругим кольцом и закрепленные в обойме, которая поджимается пружиной к внутреннему уступу корпуса штыревой части. Штыревая часть дополнительно содержит поворотную заслонку и связанный с ней рычаг, насаженный на ось. Основным недостатком данного устройства является его сложность, вытекающая из необходимости введения дополнительных механических узлов, препятствующих попаданию загрязнений гнездовой части кабельного разъема.Known cable connector for operation in a conductive medium, consisting of pin and female parts with fixation nodes (Shusterman et al., 2004). The fixation unit is located in the pin part of the connector and includes a spring-loaded sleeve, the inner diameter of which is larger than the outer diameter of the housing of the socket part, and locking elements pulled together by an elastic ring and secured in a clip, which is pressed by a spring to the inner ledge of the pin part body. The pin portion further comprises a rotary damper and an associated lever mounted thereon. The main disadvantage of this device is its complexity, resulting from the need to introduce additional mechanical components that prevent the ingress of contamination of the female part of the cable connector.

Наиболее близким прототипом к изобретению является скважинная сейсмическая аппаратура, в которой вместо штыря и гнезда используют кольцевое электрическое «мокрое» соединение (Хопманн и др., 2007). В этой аппаратуре имеется одно или более круговое проводящее кольцо, охватывающих снаружи охватываемый элемент и расположенных внутри охватывающего компонента. Надежность контакта обеспечивается при этом без необходимости какой-либо вращательной ориентации. Выступающие элементы (штыри), которые могут быть отломаны при спуске в скважину, где производится соединение, не используются, а вместо них имеются цилиндрические совмещаемые контактные поверхности для обеспечения более надежного соединения. Недостатком данной аппаратуры является ее сложность, вытекающая из необходимости при помощи соответствующих механических узлов обеспечивать исключение загрязнения контактов, свойственного любому типу «мокрого соединения».The closest prototype to the invention is a borehole seismic apparatus in which an annular electric “wet” connection is used instead of a pin and socket (Hopmann et al., 2007). This apparatus has one or more circular conductive rings surrounding the male member from the outside and located within the female component. Reliability of the contact is ensured without the need for any rotational orientation. The protruding elements (pins), which can be broken off during descent into the well where the connection is made, are not used, but instead there are cylindrical compatible contact surfaces to ensure a more reliable connection. The disadvantage of this equipment is its complexity, arising from the need to use the appropriate mechanical components to ensure the exclusion of contact contamination inherent in any type of "wet connection".

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей скважинной геофизической аппаратуры, а также повышение надежности передачи информации из скважины на земную поверхность.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of downhole geophysical equipment, as well as improving the reliability of the transmission of information from the well to the earth's surface.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинной геофизической аппаратуре, содержащей геофизический кабель с кабельным наконечником и герметичный корпус с находящимися внутри него датчиками, регистрирующими параметры геофизического поля, в герметичный корпус и в кабельный наконечник дополнительно введены модули радиосвязи, а верхняя часть герметичного корпуса и нижняя часть кабельного наконечника выполнены в виде радиопрозрачных окончаний с возможностью информационного обмена между модулями радиосвязи. В одном из воплощений скважинной геофизической аппаратуры в герметичном корпусе содержится источник питания, обеспечивающий ее автономную работу и информационный обмен с земной поверхностью через кабель.This goal is achieved by the fact that in the downhole geophysical equipment containing a geophysical cable with a cable lug and a sealed casing with sensors inside it that record the parameters of the geophysical field, radio communication modules are additionally inserted into the sealed casing and the cable lug, and the upper part of the sealed casing and the lower part of the cable lug is made in the form of radiolucent endings with the possibility of information exchange between the radio communication modules. In one of the embodiments of the downhole geophysical equipment in a sealed enclosure contains a power source that provides its autonomous operation and information exchange with the earth's surface through a cable.

На рис.1 схематически показана предлагаемая скважинная геофизическая аппаратура. Цифрами на рисунке показаны: геофизический кабель 1; кабельный наконечник 2; модуль радиосвязи 3, расположенный в кабельном наконечнике; радиопрозрачное окончание 4 кабельного наконечника; защитный кожух 5 кабельного наконечника; колонна труб 6; окна для промывки 7, расположенные в колонне труб; радиопрозрачное окончание 4 скважинного прибора; модуль радиосвязи 9, расположенный в скважинном приборе; переходная втулка 10; скважина 11, в которой расположен герметичный корпус 12 скважинного прибора с находящимися внутри него датчиками, регистрирующими параметры геофизического поля. В качестве таких датчиков могут быть сейсмоприемники, расположенные в виде трехкомпонентной расстановки.Fig. 1 schematically shows the proposed downhole geophysical equipment. The numbers in the figure show: geophysical cable 1; cable lug 2; a radio module 3 located in the cable lug; radiolucent end of 4 cable lugs; cable cover protective cover 5; pipe string 6; washing windows 7 located in the pipe string; radiolucent end of 4 downhole tool; a radio communication module 9 located in the downhole tool; adapter sleeve 10; well 11, in which the sealed housing 12 of the downhole tool is located with sensors inside it that record the parameters of the geophysical field. Such sensors can be geophones located in the form of a three-component arrangement.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При достижении концом колонны труб 6 требуемой глубины исследований в скважине 11 внутрь колонны 6 погружают кабель 1 с кабельным наконечником 2, содержащим модуль радиосвязи, сигнал от которого может беспрепятственно излучаться в ближнюю зону через радиопрозрачное окончание 4, содержащееся в герметичном защитном кожухе 5. Скважинный прибор, прикрепленный к концу колонны труб 6 посредством переходной втулки 10, в верхней своей части имеет радиопрозрачное окончание 8, а также модуль радиосвязи 9, аналогичный модулю 3, расположенному в кабельном наконечнике. Наличие этих двух модулей радиосвязи, информационный обмен между которыми осуществляется благодаря наличию радиопрозрачных окончаний 4 и 8, позволяет считывать информацию, регистрируемую датчиками геофизического поля, расположенными в герметичном корпусе 12. Благодаря тому, что информационный обмен происходит в предлагаемом устройстве при сохранении герметичности кабельного наконечника и геофизического прибора, не возникает никакой необходимости в использовании сложных устройств, исключающих загрязнение контактов в случае «мокрого соединения». Тем самым обеспечивается повышение надежности аппаратуры и достигается ее универсальность, поскольку в случае сильно искривленных и горизонтальных скважин не требуется обеспечивать соосность кабельного наконечника и скважинного прибора, столь критичную при «мокром соединении». В связи с тем, что в предлагаемой аппаратуре по существу предполагается автономность скважинного геофизического прибора, то в него предлагается помещать источник питания, хотя возможны и другие способы питания узлов, расположенных внутри прибора.When the end of the pipe string 6 reaches the required research depth in the borehole 11, a cable 1 with a cable lug 2 containing a radio communication module is immersed inside the column 6, the signal from which can be freely emitted to the near zone through the radiotransparent end 4 contained in a sealed protective casing 5. Downhole tool attached to the end of the pipe string 6 by means of the adapter sleeve 10, in its upper part has a radio-transparent end 8, as well as a radio communication module 9, similar to the module 3 located in the cable tip. The presence of these two radio communication modules, the information exchange between which is due to the presence of radio-transparent endings 4 and 8, allows you to read the information recorded by the sensors of the geophysical field located in the sealed housing 12. Due to the fact that the information exchange occurs in the proposed device while maintaining the tightness of the cable lug and geophysical instrument, there is no need to use complex devices that eliminate contact contamination in the case of “wet Connection. " This ensures an increase in the reliability of the equipment and its versatility is achieved, since in the case of highly curved and horizontal wells, it is not necessary to ensure the alignment of the cable lug and the downhole tool, which is so critical with a “wet connection”. Due to the fact that the proposed equipment essentially assumes the autonomy of the borehole geophysical device, it is proposed to place a power source in it, although other methods of powering the nodes located inside the device are possible.

Работоспособность модулей радиосвязи, расположенных внутри герметичных корпусов с радиопрозрачными окончаниями, успешно проверена заявителями в условиях проводящей жидкой среды, соленость которой была приближена к условиям измерений в реальных скважинах. Применение предлагаемой аппаратуры позволит упростить технологию промыслово-геофизических исследований, использующих регистрацию различных геофизических параметров. Наиболее ощутимый эффект ожидается от ее внедрения в случае использования автономных скважинных приборов самого различного назначения.The operability of the radio communication modules located inside the sealed enclosures with radiolucent endings has been successfully tested by the applicants in a conductive liquid medium, the salinity of which was close to the measurement conditions in real wells. The use of the proposed equipment will simplify the technology of field geophysical studies using the registration of various geophysical parameters. The most tangible effect is expected from its implementation in the case of using autonomous downhole tools for various purposes.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Хопман Д.А., Гоинг III У.С., Стоеш К.У., Мендес Л.Э. Кольцевое электрическое «мокрое»соединение. - Патент РФ №2435928 от 22.08.2007.1. Hopman D.A., Going III.US., Stoesh K.U., Mendes L.E. Ring electric "wet" connection. - RF patent No. 2435928 of 08.22.2007.

2. Шустерман В.Я., Шумилов А.В., Савич А.Д., Попов Л.Н. Кабельный разъем для работы в проводящей среде. - Патент РФ №2282289 от 13.04.2004.2. Shusterman V.Ya., Shumilov A.V., Savich A.D., Popov L.N. Cable connector for operation in a conductive environment. - RF patent No. 2282289 of 04/13/2004.

Claims (2)

1. Скважинная геофизическая аппаратура, содержащая геофизический кабель с кабельным наконечником и герметичный корпус с находящимися внутри него датчиками, регистрирующими параметры геофизического поля, например сейсмоприемниками, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей при исследовании искривленных и горизонтальных скважин, а также повышения надежности передачи информации из скважины на земную поверхность, в герметичный корпус и в кабельный наконечник дополнительно введены модули радиосвязи, а верхняя часть герметичного корпуса и нижняя часть кабельного наконечника выполнены в виде радиопрозрачных окончаний с возможностью информационного обмена между модулями радиосвязи.1. Downhole geophysical equipment containing a geophysical cable with a cable lug and a sealed enclosure with sensors located inside it that record the parameters of the geophysical field, for example, geophysical receivers, characterized in that with the aim of expanding the functionality in the study of curved and horizontal wells, as well as improving the reliability of transmission of information from the well to the earth's surface, into the sealed enclosure and into the cable lug, radio communication modules are additionally introduced, and the upper hermetic housing part and the lower part of the cable lug are designed as radio-terminals with the possibility of information exchange between the radio modules. 2. Скважинная геофизическая аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что с целью обеспечения ее универсальности в герметичном корпусе содержится источник питания. 2. Downhole geophysical equipment according to claim 1, characterized in that in order to ensure its versatility in a sealed enclosure contains a power source.

Images