устройство для передачи забойной информации

Формула изобретения

Устройство для передачи забойной информации, содержащее наземную часть, выполненную из последовательно соединенных датчика давления и усилителя и узла обработки цифрового сигнала и индикации, соединенную гидравлическим каналом связи с забойной частью, содержащей узел формирования последовательности гидравлических информационных импульсов, выполненный в виде электрогенератора с приводом, информационные датчики, соединенные с преобразователем аналог - код, и коммутатор нагрузки, выход которого подключен к электрогенератору узла формирования последовательности гидравлических информационных импульсов, отличающееся тем, что в забойную часть введены последовательно соединенные модулятор и генератор частоты, вход которого подключен к выходу преобразователя аналог-код, а выход - к коммутатору нагрузки, в наземную часть введен узкополосный фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к узлу обработки цифрового сигнала и индикации, а привод узла формирования последовательности и гидравлических информационных импульсов выполнен турбинным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к забойным телеметрическим системам, обеспечивающим непрерывное измерение забойных параметров в процессе бурения скважин.

Известны устройства для передачи забойного информационного сигнала по кабелю. Информационный сигнал формируется в виде двоичного кода. С помощью синхроимпульса с наземной части производится запуск глубинной части, в которой формируется информационный сигнал и передается на поверхность в виде двоичного кода, где он преобразуется в параллельный код и записывается в регистрирующий блок для хранения (см. например, а.с. N 1467163 кл. E 21 B 47/12).

К недостаткам такого способа передачи информации относится наличие кабеля, который сложно вписывается в технологический процесс бурения и является основным источником отказов и поломок системы в целом.

Известно устройство для передачи информации из забоя буровой скважины, содержащее информационный датчик, соединенный через преобразователь аналог-код с коммутирующим блоком, выход которого подключен к электрогенератору, соединенный своим валом с валом винтового двигателя (см. ЕП заявку N 0080218, кл. E 21 B 47/12, опубл. 1987).

Недостаток этого устройства, во-первых, заключается в том, что винтовые двигатели не могут развивать большой скорости, от которой зависит мощность выходного сигнала электрогенератора, формирующего информационные импульсы. Поэтому информационные сигналы образуются с малой амплитудой, что мешает передавать достоверную информацию. Во-вторых, винтовой двигатель представляет собой достаточно массивную и поэтому инерционную машину, поэтому, чтобы сформировать перепад давления на нем, момент на его валу должен быть длительным, т.е. скорость передачи информации будет низкой.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно увеличение амплитуды информационного импульса, помехоустойчивости и повышение скорости передачи информационного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для передачи забойной информации, содержащем наземную часть, выполненную из последовательно соединенных датчика давления, усилителя и узла обработки цифрового сигнала и индикации, соединенную гидравлическим каналом связи с забойной частью, содержащей узел формирования последовательности гидравлических информационных импульсов, и информационные датчики, соединенные с преобразователем аналог-код, и коммутатор нагрузки, выход которого подключен к узлу формирования последовательности гидравлических информационных импульсов, в забойную часть введены модулятор с генератором частоты, вход модулятора подключен к выходу преобразователя аналог-код, а выход к коммутатору нагрузки, в наземную часть введен узкополосный фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход к узлу обработки цифрового сигнала и индикации, а узел формирования последовательности гидравлических информационных импульсов выполнен в виде электрогенератора с турбинным приводом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы работы электрогенератора и его привода.

В устройство для передачи забойной информации входит наземная часть 1, содержащая датчик давления 2, подключенный через усилитель сигнала 3 к узкополосному фильтру 4, подключенному к узлу обработки 5 цифрового сигнала и индикации, и соединенная гидравлическим каналом связи 6 забойная часть 7, содержащая узел формирования последовательности гидравлических информационных импульсов 8, выполненный в виде электрогенератора 9 с турбинным приводом 10, и информационные датчики 11, выход которых через преобразователь аналог-код 12 подключен к модулятору 13, к управляющему входу которого подключен генератор 14, а выход модулятора 13 подключен к коммутатору нагрузки 15, выход которого подключен ко входу электрогенератора 9.

Устройство работает следующим образом.

Информация с датчиков 11 из аналогового сигнала преобразуется в код в преобразователе 12. Кодовая последовательность импульсов, поступающая с выхода преобразователя 12, модулируется в модуляторе 13 с частотой f_г и поступает на коммутатор 15 нагрузки.

При движении промывочной жидкости вал турбинного привода 10 вращается, вращая ротор электрогенератора 9, на выходных клеммах которого генерируется напряжение. Если сопротивление нагрузки на электрогенераторе 9 равно , т. е. тока потребления нет, то электрическая мощность, развиваемая электрогенератором, 9 равна 0. Отбор мощности от турбинного привода 10 и момент на его валу в этом случае будет минимальным Mmin и также минимальным будет перепад давления на нем P_min (см. фиг. 2). Если электрогенератор 9 подключен к электрической нагрузке коммутатора 15, через которую проходит ток, то электрогенератор 9 будет развивать электрическую мощность, которая отбирается с вала турбинного привода 10. При закорачивании клемм электрогенератора 9, коммутатором 15 нагрузки отбор мощности с него увеличивается, момент на валу турбинного привода 10 будет максимальным Mmax, что вызывает возрастание перепада давления на турбинном приводе 10 до величины P_max (см. фиг. 2).

Замыкая клеммы электрогенератора 9 коммутатором 15 нагрузки в соответствии с промодулированным последовательным двоичным кодом, сформированным в преобразователе аналог-код 12 от информации с датчиков 11, будут формироваться импульсы давления, равные величине P_max-P_min , которые в той же последовательности распространяются по столбу промывочной жидкости от забоя до устья (см. фиг. 2), где на наземной части они принимаются датчиком 2 давления и, пройдя через усилитель 3, фильтруются в узкополосном фильтре 4, который настроен на частоту f_г, а далее поступают на узел обработки 5 цифрового сигнала.

Турбинный привод электрогенератора обеспечивает его скорость вращения на порядок больше, чем винтовой двигатель, что при тех же размерах позволяет развивать (и отбирать) большую электрическую мощность, а следовательно, и амплитуду гидравлического импульса.

Низкая инерционность турбинного привода позволяет значительно увеличить частоту коммутации нагрузки, что дает возможность, во-первых, увеличить скорость передачи гидравлических импульсов и, кроме того, сформировать частотно модулированный сигнал, который значительно проще выделить на фоне помех и тем самым повысить помехозащищенность канала передачи.

Таким образом, формирование информационного сигнала с помощью турбинного привода позволяет повысить амплитуду гидравлического информационного импульса, а наличие узкополосного фильтра и модулятора обеспечивает высокую помехоустойчивость при достаточной скорости передачи информационного сигнала.