RU2405932C2 - Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну - Google Patents

Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну Download PDF

Info

Publication number
RU2405932C2
RU2405932C2 RU2007123711/03A RU2007123711A RU2405932C2 RU 2405932 C2 RU2405932 C2 RU 2405932C2 RU 2007123711/03 A RU2007123711/03 A RU 2007123711/03A RU 2007123711 A RU2007123711 A RU 2007123711A RU 2405932 C2 RU2405932 C2 RU 2405932C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casing
sensor
formation
reservoir
magnetic
Prior art date
Application number
RU2007123711/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007123711A (ru
Inventor
Кристиан ШУЗЕНУ (FR)
Кристиан Шузену
Вероник НУАЗ (FR)
Вероник НУАЗ
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of RU2007123711A publication Critical patent/RU2007123711A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2405932C2 publication Critical patent/RU2405932C2/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/73—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for taking measurements, e.g. using sensing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности может использоваться для установления беспроводной связи между устройством, находящимся внутри обсадной колонны (ОК), и датчиком, находящимся снаружи ОК в нефтяных, газовых скважинах, а также на поверхностных либо подземных трубопроводах. Техническим результатом является повышение надежности, стабильной работы беспроводной связи. Для этого располагают скважинное устройство внутри ОК и используют для генерирования магнитного потока с возможностью магнитного насыщения ОК. Передают электромагнитный сигнал из скважинного устройства через ОК. Принимают передаваемый сигнал в пластовом датчике снаружи ОК. Затем обнаруживают в скважинном устройстве электромагнитный сигнал из пространства снаружи ОК. При этом для передачи электромагнитных волн предусмотрено наложение передаваемого электромагнитного сигнала на магнитный поток. Система для обеспечения связи через ОК содержит устройство для обеспечения связи через ОК и пластовые датчики, находящиеся снаружи ОК. Указанное устройство включает в себя корпус скважинного устройства, средство для генерирования магнитного потока с возможностью магнитного насыщения ОК, передатчик для передачи электромагнитного сигнала через магнитный поток из указанного скважинного устройства через ОК для приема в пластовом датчике и детектор для обнаружения в скважинном устройстве электромагнитного сигнала. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для установления беспроводной связи между устройством, находящимся внутри обсадной колонны, и датчиком или блоком датчиков, находящимся снаружи обсадной колонны. В частности изобретение применимо к использованию таких способов и устройств в нефтяных и газовых скважинах и т.п. либо на поверхностных или подземных трубопроводах.
Блок датчиков может содержать измерительное устройство со связанной с ним электроникой, включающей в себя схемы, например преобразователи, усилители, батарею и микроконтроллер, и соединенное с антенной для линии связи и подачи питания. Изобретение касается, в частности, измерения давления в пластах, окружающих ствол скважины, но предлагаемый метод применим к любому типу измерений параметров пласта, например, электрического удельного сопротивления, акустических параметров, содержания химических веществ и т.д.
В типичной нефтяной или газовой скважине ствол скважины обсажен стальной обсадной колонной для обеспечения физической поддержки с целью предотвращения повреждения ствола скважины, а также обеспечения зональной изоляции и предотвращения гидравлического сообщения между отдельными слоями через ствол скважины. Хотя стальная обсадная колонна очень эффективна в этом приложении, она образует препятствие похождению электромагнитных сигналов, идущих между внутренним пространством ствола скважины и пространством снаружи обсадной колонны. Такие сигналы часто используют в открытых (необсаженных) стволах скважин для оценки пласта, окружающего ствол скважины, а в частности используют в методах выявления присутствия углеводорода или воды. Поскольку существует препятствие, создаваемое стальной обсадной колонной, предшествующие методы измерений, позволявшие «видеть» сквозь обсадную колону, были основаны на неэлектромагнитных методах, например акустических и ядерных измерениях. Недавно были предложены некоторые электрические методы, которые можно использовать в присутствии стальной обсадной колонны. Один метод измерения электрического удельного сопротивления пласта снаружи обсадной колонны предусматривает размещение отстоящих друг от друга электродов в контакте с внутренним пространством обсадной колонны и измерение тока утечки в пласт как тока, проходящего по обсадной колонне между электродами. Другой метод описан в патенте США №5038107, согласно которому проводят измерение индукции, размещая в стволе скважины устройство, которое осуществляет магнитное насыщение обсадной колонны, измеряя при этом индукцию на частоте примерно 2 кГц изнутри обсадной колонны.
Этот последний метод основан на том факте, что магнитная проницаемость стали в поле переменного тока снижается до малого значения (по существу, единицы) при магнитном насыщении. Таким образом, сигнал измерения индукции может выходить из ствола скважины в пласт и может быть обнаружен и измерен снова в стволе скважины, несмотря на присутствие обсадной колонны.
В последние годы стал желательным долгосрочный мониторинг скважин. Чтобы его осуществить, предлагается размещать датчики снаружи обсадной колонны в стволе скважины возможно с заглублением на некоторое расстояние в пласт вокруг ствола скважины. В патентах США №№6234257 и 6070662 описаны методы установки датчика в пласт в открытой или в обсаженной скважине. Потом этот датчик можно опрашивать посредством антенны, осуществляющей связь с опрашивающим скважинным устройством.
Ввиду трудности связи сквозь обсадную колонну также предложено прокладывать электрические кабели снаружи обсадной колонны для обеспечения связи и подачи питания между поверхностью и датчиком. Такие методы предложены в патентах США №№5467823 и 5642051. Однако установка внешних кабелей считается трудной, потому что они подвержены повреждениям и дорого стоят. Если кабель оказывается поврежденным, то связь с датчиками становится невозможной. Другие подходы предусматривают использование неэлектропроводной обсадной колонны (патент США №6515592) или обеспечение неэлектропроводных окон в обсадной колонне для обеспечения электромагнитной связи между внутренним пространством обсадной колонны и пространством снаружи нее (патент США №6426917). Эти подходы также считаются усложненными и трудно осуществимыми. В международной публикации WO 01/62069 описано устройство электропитания для подачи электропитания и осуществления связи внутри первой трубной конструкции. В патенте США №6480000 описано устройство для измерения электрического удельного сопротивления и наблюдения за ним в геологическом пласте.
Хотя проблемы, рассмотренные выше, представлены в связи с обсадной колонной ствола скважины, аналогичные вопросы возникают в связи с колоннами насосно-компрессорных труб, расположенными внутри обсаженного ствола скважины. Поскольку колонна насосно-компрессорных труб является стальной, аналогичные трудности испытываются при осуществлении связи из пространства внутри колонны насосно-компрессорных труб с пространством снаружи колонны насосно-компрессорных труб, находящимся внутри обсадной колонны. Предложено размещать датчики также и в этом пространстве. В этой заявке термины «колонна обсадных труб» и «колонна насосно-компрессорных труб» употребляются как синонимы, если не указано иное.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать метод, который обеспечивает расположение датчиков снаружи обсадной колонны с одновременным обеспечением связи внутри обсадной колонны с устранением проблем, характерных для уже известных из уровня техники методов. Эта цель достигается изобретением за счет магнитного насыщения обсадной колонны у датчика с целью обеспечения пропускания электромагнитных сигналов снаружи обсадной колонны и внутри обсадной колонны. Беспроводная линия связи гарантируется посредством электромагнитной связи между двумя антеннами, соответственно размещенными в блоке датчиков и опрашивающем скважинном устройстве, и посредством системы для магнитного насыщения обсадной колонны, которое допускает распространение электромагнитных сигналов сквозь стальную обсадную колонну.
Первый аспект изобретения предусматривает способ пропускания электромагнитного сигнала сквозь обсадную колонну, заключающийся в том, что располагают устройство, например скважинное устройство, спускаемое по проводной линии, внутри обсадной колонны, используют это устройство для магнитного насыщения обсадной колонны, передают электромагнитный сигнал из указанного устройства снаружи обсадной колонны и обнаруживают электромагнитный сигнал из пространства снаружи обсадной колонны, на указанном устройстве, отличающийся тем, что этот способ дополнительно предусматривает прием сигналов в пластовом датчике, находящемся снаружи обсадной колонны, и передачу из этого датчика электромагнитного сигнала, обнаруживаемого в указанном устройстве.
Второй аспект изобретения обеспечивает способ мониторинга подземного пласта, окружающего обсаженный ствол скважины, заключающийся в том, что располагают пластовый датчик в пласте снаружи обсадной колонны, измеряют параметр пласта с использованием пластового датчика, располагают пластовый датчик в пласте снаружи обсадной колонны, располагают устройство внутри обсадной колонны около пластового датчика и передают измеренный параметр из пластового датчика в указанное устройство с использованием способа в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
Третий аспект изобретения обеспечивает устройство для пропускания электромагнитного сигнала сквозь обсадную колонну, содержащее корпус устройства, который выполнен с возможностью расположения внутри обсадной колонны, средство для магнитного насыщения обсадной колонны в окрестности указанного устройства, передатчик для передачи электромагнитного сигнала из устройства снаружи обсадной колонны для приема в пластовом датчике, находящемся снаружи обсадной колонны, и детектор для обнаружения электромагнитного сигнала в указанном устройстве снаружи обсадной колонны, отличающееся тем, что детектор выполнен с возможностью приема сигнала, передаваемого из пластового датчика, находящегося снаружи обсадной колонны.
Пластовый датчик может быть выполнен с возможностью его опрашивания и подачи на этот датчик электропитания посредством антенны, которая может осуществлять связь с опрашивающим устройством, в течение длительного периода после размещения в пласте или снаружи обсадной колонны. Передатчик включает в себя антенну и связанную с ней электронику для генерирования электромагнитных сигналов. Детектор включает в себя антенну и связанную с ней электронику для декодирования сигналов.
Четвертый аспект изобретения обеспечивает систему для пропускания электромагнитного сигнала сквозь обсадную колонну, содержащую устройство в соответствии с третьим аспектом изобретения и один или более пластовых датчиков, находящихся снаружи обсадной колонны, для приема сигнала, передаваемого из устройства, и для передачи сигнала в указанное устройство.
Средство для магнитного насыщения обсадной колонны предпочтительно содержит магнитный сердечник, обладающий высокой магнитной проницаемостью, выполненный с возможностью расположения рядом с обсадной колонной и возбуждения посредством электрической катушки. Магнитный сердечник предпочтительно расположен в обсадной колонне с возможностью фокусирования магнитного потока по направлению к обсадной колонне.
Вокруг магнитного сердечника может быть расположена опрашивающая антенна для передачи и/или приема электромагнитных сигналов. Эти сигналы, как правило, имеют частоты, находящиеся в диапазоне 1-10 кГц.
Электромагнитный сигнал, передаваемый с антенны устройства, также можно использовать для обеспечения электропитания электроники датчика.
Пластовые датчики могут быть расположены в пласте, окружающем ствол скважины, в котором находится обсадная колонна, или в дополнительной обсадной колонне, обсаживающей ствол скважины, в котором находится обсадная колонна (колонна насосно-компрессорных труб). Пластовые датчики могут представлять собой одиночные датчики, блоки датчиков, системы датчиков или микросистемы, в зависимости от приложения.
Можно реализовать метод, предложенный в патенте США №6234257, чтобы внедрить пластовый датчик в пласт, окружающий открытую скважину. Обсадную колонну устанавливают и цементируют после размещения датчика. Преимущество способа насыщения обсадной колонны, подробно описываемого здесь, заключается в том, что можно гарантировать линию связи с пластовым датчиком сквозь обсадную колонну без какой-либо модификации соединения обсадных труб. Это громадное преимущество по сравнению с другими методами, например, требующими сверления отверстия в обсадной колонне или проделывания неэлектропроводных щелей в обсадной колонне.
В альтернативном варианте можно реализовать метод, предложенный в патенте США №6070662, чтобы внедрить блок датчиков сквозь обсадную колонну в окружающий пласт. В этом случае обсадную колонну устанавливают и цементируют после размещения датчика. Преимущество способа насыщения обсадной колонны, подробно описываемого здесь, заключается в том, что можно гарантировать линию связи с пластовым датчиком сквозь обсадную колонну без какой-либо модификации соединения обсадных труб. Это громадное преимущество по сравнению с другими методами, например, требующими сверления отверстия в обсадной колонне или проделывания неэлектропроводных щелей в обсадной колонне.
Теперь изобретение будет описано в связи с прилагаемыми чертежами, причем:
на фиг.1 показано схематическое изображение системы в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на фиг.2 показан график кривой намагничивания для стали;
на фиг.3 показано более подробное изображение системы в соответствии с вариантом осуществления согласно фиг.1; и
на фиг.4 показан дополнительный вариант осуществления изобретения для применения в колонне насосно-компрессорных труб.
В этом изобретении предложен способ установления беспроводной линии связи между пластовыми датчиками, находящимися снаружи обсадной колонны (или колонны насосно-компрессорных труб) скважины и опрашивающим устройством, который находится внутри обсадной колонны (или колонны насосно-компрессорных труб). Вариант осуществления предложенной системы основан на распространении электромагнитных волн, накладываемом на магнитное насыщение обсадной колонны в поле постоянного тока с тем, чтобы уменьшить затухание электромагнитной волны. За счет магнитного насыщения металла обсадной колонны его магнитная проницаемость в поле переменного тока снижается до малого значения, как правило, близкого к единице, и возникает возможность распространения высокочастотных электромагнитных волн сквозь эту колонну. Этот способ можно использовать для активации связи и электропитания устройства, которое постоянно находится в контакте с пластом, имеет встроенную электронику и пластовые датчики и размещено снаружи обсадной колонны (или колонны насосно-компрессорных труб) скважины.
Этот способ применим для различных типов пластовых датчиков. Различные пластовые датчики могут включать измерения электрического удельного сопротивления, содержания химических веществ, механического напряжения и деформации в обсадной колонне. Осуществление системы беспроводной связи обеспечивает развертывание датчиков подземных пластов без ограничений, накладываемых кабелями, и без модификации обсадной колонны.
Применения изобретения охватывают различные области такие, как разведка и добыча нефти и газа, тестирование и оценка скважин, хранение воды, хранение газа и подземные захоронения отходов.
Предлагаемая система обеспечивает метод осуществления связи с системами постоянных датчиков, находящихся вне обсадной колонны скважины, без присутствия кабелей и без какой-либо модификации обсадной колонны. Беспроводная линия связи гарантируется за счет электромагнитной связи между двумя антеннами, соответственно находящимися в блоке датчиков и в опрашивающем устройстве. Блок датчиков находится в пласте, а опрашивающее устройство находится внутри обсадной колонны скважины. Опрашивающее скважинное устройство имеет средство для магнитного насыщения обсадной колонны в своей окрестности, вследствие чего становится осуществимой передача накладывающихся электромагнитных волн.
Принцип системы иллюстрируется на фиг.1. Хотя для достижения насыщения обсадной колонны можно применять многие технологии, метод, описываемый в связи с фиг.1, является предпочтительным. Катушка 10 установлена вокруг центрального сердечника 12, обладающего высокой магнитной проницаемостью. К катушке 10 из генератора 13 тока прикладывается ток высокого уровня, что приводит к появлению магнитного потока, обладающего большой амплитудой, в сердечнике 12 и в обсадной колонне 14. Это предпочтительно является постоянным током. Упомянутый магнитный поток циркулирует в сердечник 12 и обсадную колонну 14. Зазор между сердечником 12 и обсадной колонной 14 предпочтительно минимизирован за счет использования особой геометрии сердечника для фокусирования потока по направлению к обсадной колонне 14. Когда обсадная колонна 14 насыщается, ее магнитная проницаемость снижается до малого значения, близкого к единице.
Магнитная проницаемость задается отношением плотности магнитного потока к напряженности поля. Для лучшего понимания на фиг.2 показана нелинейность магнитной проницаемости стали. Магнитная проницаемость стали изменяется в зависимости от величины магнитного потока, который возбуждается сквозь нее. Затухание электромагнитных волн, идущих сквозь металл, определяется главным образом формулой глубины проникновения поля, которая в основном соответствует расстоянию проникновения. Глубина δ проникновения поля задается формулой
Figure 00000001
здесь ω обозначает угловую частоту волн, µ - магнитная проницаемость, а σ - удельная электрическая проводимость обсадной колонны. Благодаря своей магнитной проницаемости и своей высокой удельной электрической проводимости, обсадная колонна классически работает как препятствие для электромагнитных волн.
В нижеследующей таблице приведены значения глубин проникновения поля для различных значений диапазонов частот и магнитной проницаемости стали.
Глубина проникновения поля для различных значений магнитной проницаемости стали и частот сигналов
Удельная электрическая проводимость стали (См/м) 0,10 кГц 1,0 кГц 10 кГц 20 кГц 100 кГц Магнитная проницаемость стали
2·106 3,6 мм 1,1 мм 0,4 мм 0,3 мм 0,1 мм 100,0
2·106 11,3 мм 3,6 мм 1,1 мм 0,8 мм 0,4 мм 10,0
2·106 35,6 мм 11,3 мм 3,6 мм 2,5 мм 1,1 мм 1,0
В магнитно-насыщенном состоянии проницаемость в поле переменного тока снижается до единицы и поэтому глубина проникновения поля значительно увеличивается. Следовательно, глубина проникновения электромагнитных волн в стали увеличивается.
За счет наложения высокочастотных электромагнитных волн на мощный магнитный поток поля постоянного тока достигается передача электромагнитных волн. Можно установить линию связи между двумя антеннами, разделенными металлической обсадной колонной. Эта линия связи будет способной работать на более высоких частотах и с меньшим затуханием, чем при отсутствии насыщения обсадной колонны.
В случае настоящего изобретения опрашивающая антенна 16, как правило, выполненная в форме дополнительной катушки на сердечнике 12, выдает высокочастотный сигнал. При удельной электрической проводимости обсадной колонны порядка 2×106 См/м, рабочая частота может находиться в диапазоне 1-10 кГц, чтобы оказалось возможным проникновение сквозь толщину обсадной колонны, в классическом случае составляющую порядка половины дюйма. Оптимальную частоту для передачи можно задать в соответствии с магнитными и электрическими свойствами обсадной колонны. Эти свойства могут значительно изменяться от скважин к скважинам, так что весьма желательна программируемая частота. В случае высокочувствительных антенн и усложненной электроники можно воспользоваться частотой свыше 10 кГц. Сигнал, формируемый антенной 16, проходит сквозь обсадную колонну 14, слой цемента 17, расположенный вокруг обсадной колонны 14, и пласт 18, расположенный вокруг обсаженного ствола скважины, в пластовый датчик 20.
Пластовый датчик 20 является миниатюризированным и интегральным устройством, которое постоянно развернуто в подземном пласте 18, окружающем ствол скважины со встроенными датчиками и специализированной электроникой. Пластовый датчик 20 содержит чувствительные элементы 22, платформу 24 электроники внутри защитного кожуха 26 и антенну 28 связи.
Пластовый датчик 20 является автономным и обладает встроенными функциональными возможностями для осуществления специализированных задач, таких как сбор данных, внутреннее сохранение данных и связь с опрашивающим устройством в соответствии с изобретением.
На фиг.3 показан вариант осуществления системы для беспроводного опрашивания пластового датчика, находящегося вне обсадной колонны.
Скважинное устройство 40 оснащено системой для магнитного насыщения обсадной колонны. Предпочтительная система основана на генерировании магнитного потока, который достаточно мощен для насыщения обсадной колонны 42 в окрестности системы. Магнитное насыщение можно достичь посредством одной или нескольких катушек 44, установленных вокруг магнитного сердечника 46 внутри устройства. Для возбуждения катушек требуется электроника большой мощности. Электроника возбуждения преимущественно заключена в скважинном устройстве. Требуемая электрическая энергия передается с поверхности в электронику скважинного устройства через классическую проводную линию. Скважинное устройство предпочтительно оснащено контактными площадками 48 для облегчения передачи потока внутри обсадной колонны. Скважинное устройство оснащено антенной 50, возможно также установленной вокруг того же магнитного сердечника 46, обладающего высокой магнитной проницаемостью, что гарантирует линию электромагнитной связи с антенной пластового датчика.
Когда устройство расположено близко к пластовому датчику 20, электромагнитная связь между двумя антеннами 50, 28 сквозь обсадную колонну 14 действует и гарантирует беспроводную связь. Данные, собираемые пластовым датчиком 20, передаются в устройство 40 и посылаются кверху скважины для последующего анализа.
Тот же способ можно использовать для реализации линии связи и подачи электропитания. Беспроводная подача электропитания устраняет необходимость встраиваемой батареи в пластовом датчике. В альтернативном варианте в пластовом датчике можно предусмотреть встраиваемую батарею, чтобы проводить цейтраферные измерения между теми интервалами времени, в которые происходит опрашивание пластового датчика.
Подачу электропитания можно использовать для переустановки батареи в пластовом датчике.
Пластовый датчик 20 можно развертывать в пласте вокруг открытой скважины перед размещением в ней обсадной колонны, применяя способ, аналогичный тому, который описан в патенте США №6234257. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения (показанному на фиг.4), пластовый датчик 30 можно развертывать в обсаженном стволе 60 скважины перед размещением в ней колонны 62 насосно-компрессорных труб, применяя способ, аналогичный тому, который описан в патенте США №6070662.
В этом случае предложенный способ обеспечивает установление беспроводной связи с пластовым датчиком 30, находящимся снаружи колонны 62 насосно-компрессорных труб скважины, как показано на фиг.4. В этой конфигурации беспроводную линию связи устанавливают путем насыщения колонны 62 насосно-компрессорных труб в непосредственной близости к пластовому датчику 30. Вследствие этого становится возможным считывание показаний пластового датчика сквозь колонну насосно-компрессорных труб.
Способ, соответствующий изобретению, можно распространить на связь по любым металлическим трубам, предпочтительно находящимся в скважине, а также на трубы, находящимся на поверхности.
Предложенный способ можно применять в режиме каротажа посредством устройств, спускаемых по проводной линии, для периодического считывания показаний датчиков, как описано выше, или для работы в непрерывном режиме, при этом опрашивающее устройство постоянно установлено в скважине и связано с поверхностным регистрирующим блоком.

Claims (26)

1. Способ обеспечения связи через обсадную колонну (42), заключающийся в том, что
располагают скважинное устройство (40) внутри обсадной колонны (42),
используют указанное скважинное устройство (40) для генерирования магнитного потока с возможностью магнитного насыщения обсадной колонны (42) в окрестности скважинного устройства (40),
передают электромагнитный сигнал из указанного скважинного устройства (40) снаружи обсадной колонны (42),
принимают передаваемый электромагнитный сигнал в пластовом датчике (20) снаружи обсадной колонны (42) и
обнаруживают в указанном скважинном устройстве (40) электромагнитный сигнал из пространства снаружи обсадной колонны (42),
при этом указанный способ дополнительно предусматривает наложение передаваемого электромагнитного сигнала на магнитный поток.
2. Способ по п.1, в котором пластовый датчик (20) представляет собой блок датчиков, постоянно расположенный в пласте.
3. Способ по п.1, в котором этап магнитного насыщения обсадной колонны включает в себя расположение магнитного сердечника (46), обладающего высокой магнитной проницаемостью, рядом с обсадной колонной (42) и возбуждение этого магнитного сердечника посредством электрической катушки (44).
4. Способ по п.3, в котором магнитный сердечник располагают относительно обсадной колонны (42) с возможностью фокусирования магнитного потока по направлению к этой обсадной колонне.
5. Способ по п.3 или 4, в котором осуществляют этапы передачи электромагнитного сигнала и обнаружения электромагнитного сигнала с помощью опрашивающей электромагнитной антенны (50).
6. Способ по п.5, в котором упомянутая антенна представляет собой катушку, установленную вокруг магнитного сердечника (46).
7. Способ по п.1, в котором выбирают частоты электромагнитных сигналов в соответствии с магнитными и электрическими свойствами обсадной колонны.
8. Способ по п.1, в котором частоты упомянутых электромагнитных сигналов находятся в диапазоне 1-10 кГц.
9. Способ по п.1, дополнительно содержащий обеспечение подачи электропитания в пластовый датчик (20) посредством передаваемого сигнала.
10. Способ по п.9, в котором электропитание используют для питания электроники в пластовом датчике и/или перезагрузки встроенной батареи.
11. Способ мониторинга подземного пласта, окружающего обсаженный ствол скважины, заключающийся в том, что
располагают пластовый датчик (20) в пласте (18) снаружи обсадной колонны (14),
измеряют параметр пласта (18) с помощью пластового датчика (20),
располагают скважинное устройство внутри обсадной колонны (14) около пластового датчика (20) и
передают измеренный параметр из пластового датчика (20) в указанное скважинное устройство согласно способу по п.1.
12. Способ по п.11, в котором пластовый датчик представляет собой блок датчиков, постоянно расположенный в пласте.
13. Устройство для обеспечения связи через обсадную колонну, содержащее
корпус скважинного устройства (40), который выполнен с возможностью расположения внутри обсадной колонны (42),
средство (44), (46) для генерирования магнитного потока с возможностью магнитного насыщения обсадной колонны (42) в окрестности указанного скважинного устройства (40),
передатчик (50) для передачи электромагнитного сигнала через магнитный поток из указанного скважинного устройства (40) наружу обсадной колонны (42) для приема в пластовом датчике (20), находящемся снаружи обсадной колонны, и
детектор (50) для обнаружения в скважинном устройстве (40) электромагнитного сигнала из пространства снаружи обсадной колонны (42),
при этом детектор (50) выполнен с возможностью приема электромагнитного сигнала, передаваемого из пластового датчика (20), находящегося снаружи обсадной колонны (42).
14. Устройство по п.13, в котором пластовый датчик представляет собой блок датчиков, постоянно расположенный в пласте.
15. Устройство по п.13 или 14, в котором средство для магнитного насыщения обсадной колонны содержит магнитный сердечник (46), обладающий высокой магнитной проницаемостью, рядом с обсадной колонной и электрическую катушку (44) для возбуждения этого сердечника.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что корпус (40) устройства расположен в обсадной колонне (42), а магнитный сердечник (46) расположен относительно обсадной колонны (42) с возможностью фокусирования магнитного потока по направлению к обсадной колонне.
17. Устройство по п.15, дополнительно содержащее опрашивающую катушку (50), установленную вокруг сердечника (46).
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что опрашивающая катушка (50) работает как передатчик и/или приемник.
19. Устройство по п.13, в котором частоты электромагнитных сигналов выбраны в соответствии с магнитными и электрическими свойствами обсадной колонны.
20. Устройство по п.13, в котором частоты упомянутых сигналов находятся в диапазоне 1-10 кГц.
21. Устройство по п.13, в котором корпус (40) скважинного устройства выполнен с возможностью расположения в обсадной колонне посредством направляющего каната.
22. Система для обеспечения связи через обсадную колонну, содержащая устройство по п.13 и один или более пластовых датчиков (20), находящихся снаружи обсадной колонны (42), для приема электромагнитного сигнала, передаваемого из указанного скважинного устройства (40), и для передачи электромагнитного сигнала в указанное скважинное устройство (40).
23. Система по п.22, в которой электромагнитный сигнал, передаваемый из указанного скважинного устройства (40) в пластовый датчик (20), обеспечивает подачу электропитания в этот датчик.
24. Система по п.22 или 23, в которой пластовый датчик (20) содержит антенну (28).
25. Система по п.22 или 23, в которой пластовый датчик (20) расположен в пласте (18), окружающем ствол скважины, внутри которой находится обсадная колонна (14).
26. Система по п.22 или 23, в которой пластовый датчик (30) расположен в дополнительной обсадной колонне (60), облицовывающей ствол скважины, в котором находится обсадная колонна (62).
RU2007123711/03A 2004-11-26 2005-11-24 Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну RU2405932C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04292801.0A EP1662673B1 (en) 2004-11-26 2004-11-26 Method and apparatus for communicating across casing
EP04292801.0 2004-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007123711A RU2007123711A (ru) 2009-01-10
RU2405932C2 true RU2405932C2 (ru) 2010-12-10

Family

ID=34931552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007123711/03A RU2405932C2 (ru) 2004-11-26 2005-11-24 Способы и устройства для осуществления связи сквозь обсадную колонну

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7703515B2 (ru)
EP (1) EP1662673B1 (ru)
CN (1) CN101065555B (ru)
CA (1) CA2589148C (ru)
MX (1) MX2007006111A (ru)
NO (1) NO20072590L (ru)
RU (1) RU2405932C2 (ru)
WO (1) WO2006056474A1 (ru)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557492B2 (en) 2006-07-24 2009-07-07 Halliburton Energy Services, Inc. Thermal expansion matching for acoustic telemetry system
US20080030365A1 (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Fripp Michael L Multi-sensor wireless telemetry system
US7595737B2 (en) 2006-07-24 2009-09-29 Halliburton Energy Services, Inc. Shear coupled acoustic telemetry system
US8016036B2 (en) * 2007-11-14 2011-09-13 Baker Hughes Incorporated Tagging a formation for use in wellbore related operations
CN101446194B (zh) * 2008-12-30 2012-07-04 西安石油大学 一种瞬变电磁法钻井液测漏装置
GB0900348D0 (en) 2009-01-09 2009-02-11 Sensor Developments As Pressure management system for well casing annuli
GB0900446D0 (en) 2009-01-12 2009-02-11 Sensor Developments As Method and apparatus for in-situ wellbore measurements
US8434354B2 (en) * 2009-03-06 2013-05-07 Bp Corporation North America Inc. Apparatus and method for a wireless sensor to monitor barrier system integrity
WO2010105997A1 (en) 2009-03-17 2010-09-23 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for communicating an electrical signal
GB2475910A (en) 2009-12-04 2011-06-08 Sensor Developments As Wellbore measurement and control with inductive connectivity
US8499828B2 (en) * 2009-12-16 2013-08-06 Schlumberger Technology Corporation Monitoring fluid movement in a formation
NO332520B1 (no) 2010-12-28 2012-10-08 Techni As Anordning for overforing av elektriske signaler og/eller elektrisk energi
US8646520B2 (en) 2011-03-15 2014-02-11 Baker Hughes Incorporated Precision marking of subsurface locations
WO2013025222A2 (en) * 2011-08-18 2013-02-21 Halliburton Energy Services, Inc. Improved casing detection tools and methods
US9434875B1 (en) 2014-12-16 2016-09-06 Carbo Ceramics Inc. Electrically-conductive proppant and methods for making and using same
WO2014107608A1 (en) 2013-01-04 2014-07-10 Carbo Ceramics Inc. Electrically conductive proppant and methods for detecting, locating and characterizing the electrically conductive proppant
US11008505B2 (en) 2013-01-04 2021-05-18 Carbo Ceramics Inc. Electrically conductive proppant
US9482072B2 (en) 2013-07-23 2016-11-01 Halliburton Energy Services, Inc. Selective electrical activation of downhole tools
US9551210B2 (en) 2014-08-15 2017-01-24 Carbo Ceramics Inc. Systems and methods for removal of electromagnetic dispersion and attenuation for imaging of proppant in an induced fracture
RU2584168C1 (ru) * 2014-10-20 2016-05-20 Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") Способ бесконтактной телеметрии скважин и телеметрическая система для его реализации
GB2553982A (en) * 2015-06-05 2018-03-21 Halliburton Energy Services Inc Sensor system for downhole galvanic measurements
US10669817B2 (en) 2017-07-21 2020-06-02 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Downhole sensor system using resonant source
WO2019067987A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Baker Hughes, A Ge Company, Llc HOLE DOWN SYSTEM FOR DETERMINING A PENETRATION RATE OF A DOWNHOLE TOOL AND ASSOCIATED METHODS
CN114216840B (zh) * 2022-01-12 2024-04-23 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种分布式套管腐蚀实时监测系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0434439A2 (en) * 1989-12-21 1991-06-26 Halliburton Company Method and apparatus for making induction measurements through casing
RU2065957C1 (ru) * 1991-07-24 1996-08-27 ПараМагнетик Логгинг Инк. Способ измерения электрохимических свойств формаций, прилегающих к скважине
EP0984135A2 (en) * 1998-08-18 2000-03-08 Schlumberger Holdings Limited Formation pressure measurement with remote sensors in cased boreholes
US6234257B1 (en) * 1997-06-02 2001-05-22 Schlumberger Technology Corporation Deployable sensor apparatus and method
WO2001065069A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Oilwell casing electrical power pick-off points
RU2188940C1 (ru) * 2000-11-28 2002-09-10 Степанов Валентин Петрович Способ и устройство для определения параметров коллектора

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO315725B1 (no) * 1998-06-18 2003-10-13 Norges Geotekniske Inst Anordning for måling og overvåking av resistivitet utenfor et brönnrör i etpetroleumsreservoar
WO2002021163A2 (en) * 2000-09-02 2002-03-14 Em-Tech Llc A logging tool for measurement of resistivity through casing using metallic transparences and magnetic lensing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0434439A2 (en) * 1989-12-21 1991-06-26 Halliburton Company Method and apparatus for making induction measurements through casing
RU2065957C1 (ru) * 1991-07-24 1996-08-27 ПараМагнетик Логгинг Инк. Способ измерения электрохимических свойств формаций, прилегающих к скважине
US6234257B1 (en) * 1997-06-02 2001-05-22 Schlumberger Technology Corporation Deployable sensor apparatus and method
EP0984135A2 (en) * 1998-08-18 2000-03-08 Schlumberger Holdings Limited Formation pressure measurement with remote sensors in cased boreholes
WO2001065069A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Oilwell casing electrical power pick-off points
RU2188940C1 (ru) * 2000-11-28 2002-09-10 Степанов Валентин Петрович Способ и устройство для определения параметров коллектора

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БИВИН Ю.К. и др. Электромагнитное излучение при динамическом деформировании различных материалов. - М., с.183-186. *

Also Published As

Publication number Publication date
NO20072590L (no) 2007-06-25
RU2007123711A (ru) 2009-01-10
CA2589148A1 (en) 2006-06-01
US20090159276A1 (en) 2009-06-25
CN101065555A (zh) 2007-10-31
WO2006056474A1 (en) 2006-06-01
EP1662673B1 (en) 2017-01-25
CA2589148C (en) 2011-05-10
US7703515B2 (en) 2010-04-27
MX2007006111A (es) 2007-07-13
EP1662673A1 (en) 2006-05-31
CN101065555B (zh) 2012-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7703515B2 (en) Methods and apparatus for communicating across casing
US7140434B2 (en) Sensor system
RU2359120C2 (ru) Способы, устройство и системы для получения информации о геологической формации с помощью датчиков, установленных на обсадной трубе в стволе скважины
EP1748151B1 (en) Method and apparatus for transmitting or receiving information between a downhole equipment and surface
US10358914B2 (en) Methods and systems for detecting RFID tags in a borehole environment
CA2316044C (en) Reservoir monitoring through modified casing joint
NL1017664C2 (nl) Systeem en werkwijze voor het controleren van een reservoir en plaatsen van een boorgat onder gebruik maken van een buis.
US9879519B2 (en) Methods and apparatus for evaluating downhole conditions through fluid sensing
RU2374441C2 (ru) Развертывание подземных датчиков в обсадной колонне
US6943697B2 (en) Reservoir management system and method
US6978833B2 (en) Methods, apparatus, and systems for obtaining formation information utilizing sensors attached to a casing in a wellbore
US20090078413A1 (en) Wireless casing collar locator
CN102121374A (zh) 一种探测金属套管外地层电阻率的井中时域脉冲电磁法
US10697290B2 (en) Distributed magnetomotive force sensin
EP2553218B1 (en) Method and apparatus for determining the nature of a material in a cavity between one inner metal wall and one outer metal wall
CN102667530B (zh) 加套管井眼和表面之间的电磁测井
CA2653265C (en) Fluid conductivity measurement tool and methods
US11874425B2 (en) Compound signal for logging while drilling resistivity inversion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171125