Научная статья на тему 'МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ МОРСКИХ СКВАЖИН'

МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ МОРСКИХ СКВАЖИН Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
126
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КАНАЛ СВЯЗИ / ВЕРХНИЙ ПРИВОД / ОБРАТНЫЙ КАНАЛ СВЯЗИ / УПРАВЛЕНИЕ / КОДИРОВАНИЕ / ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Вольгемут Э. А., Греков С. В., Зак В. Б.

Статья посвящена описанию метода дистанционного управления с помощью верхнего привода режимами работы телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин с гидравлическим каналом связи. Такой метод обеспечивает возможность перенастройки параметров телесистем без извлечения глубинного устройства из скважины на поверхность, что позволяет существенно повысить коммерческую скорость бурения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Вольгемут Э. А., Греков С. В., Зак В. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHOD FOR REMOTE CONTROL OF MWD-SYSTEM OPERATION RELATED WITH OFFSHORE WELLS

This article describes the method of remote control of the operating modes of MWD-systems with a hydraulic communication channel using a top drive in the process of oil and gas well drilling. This method makes it possible to reconfigure the telemetry system parameters (or with in-place downhole device) without raising the downhole device to the surface, that makes possible to significantly increase the commercial drilling rate.

Текст научной работы на тему «МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ МОРСКИХ СКВАЖИН»

Ключевые слова:

телеметрическая система, гидравлический канал связи, верхний привод, обратный канал связи,

управление, кодирование, датчик ускорения

УДК 622.324:622.243:629.5.058.76

Метод управления работой телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения морских скважин

Э.А. Вольгемут1, С.В. Греков1, В.Б. Зак1*

1 ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Российская Федерация, 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка, Проектируемый проезд № 5537, вл. 15, стр. 1 * E-mail: [email protected]

Тезисы. Статья посвящена описанию метода дистанционного управления с помощью верхнего привода режимами работы телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин с гидравлическим каналом связи. Такой метод обеспечивает возможность перенастройки параметров телесистем без извлечения глубинного устройства из скважины на поверхность, что позволяет существенно повысить коммерческую скорость бурения.

В настоящее время бурение морских нефтяных и газовых скважин осуществляется, как правило, с применением телеметрических систем контроля забойных параметров1. Выпускаются различные типы телеметрических систем в зависимости от используемого канала связи между забоем и устьем скважины (гидравлический, беспроводной электромагнитный, акустический и кабельный) и требуемого наружного диаметра корпуса устройства глубинного (УГ). Наиболее широкое применение получили телеметрические системы с гидравлическим каналом связи, в которых информация с забоя на поверхность передается гидравлическими импульсами по столбу бурового раствора, а на поверхности расшифровывается и представляется бурильщику или оператору-технологу в требуемом формате.

Для реализации информационных и управляющих функций в состав телеметрических систем входит комплекс аппаратных средств (датчики, контроллеры и т.д.) и программное обеспечение. С изменением условий бурения могут изменяться конкретные задачи, решаемые телесистемами, что требует изменения режимов работы УГ. Для оперативного решения этой задачи необходимо иметь возможность дистанционной перенастройки параметров без извлечения УГ из скважины. Таким образом, возникает необходимость передачи с поверхности и приема глубинным устройством управляющих команд для изменения программы измерения параметров, обработки, кодирования и передачи информации на поверхность. При этом относительно большое разнообразие режимов работы УГ предопределяет необходимость передачи соответственного количества отличающихся друг от друга управляющих команд. Это означает, что каждая такая команда должна представлять собой определенный кодовый набор, который каким-либо способом (в зависимости от канала связи) следует отправить на УГ.

Канал связи «устье скважины - забой скважины» условно назовем обратным. Такой обратный канал связи имеет особое значение для морского бурения. Количество морских скважин в кусте может достигать нескольких десятков. При этом значительная часть из них имеет большие отклонения от вертикали и протяженные горизонтальные участки, в том числе интеллектуальные многозабойные скважины, что требует при их проводке частого изменения режимов работы телеметрических систем. Поэтому возможность перенастройки параметров этих систем без извлечения УГ из скважины позволит существенно повысить коммерческую скорость

1 Это направление за рубежом традиционно обозначается аббревиатурой MWD (англ. measurement while drilling) - измерение в процессе бурения. В русскоязычной научно-технической литературе иногда используется аббревиатура ИПБ, но не является общепринятой.

бурения, что особенно важно с учетом большой стоимости аренды морских буровых установок, а также короткого межледового периода при освоении арктических месторождений нефти и газа.

Одним из возможных каналов связи для решения данной задачи является гидравлический канал, по которому с помощью варьирования расхода бурового раствора может передаваться определенный код той или иной программы работы вычислительного комплекса УГ. Однако такой способ связан с определенными трудностями, обусловленными, с одной стороны, низким быстродействием канала, что усугубляется требованиями надежного кодирования вследствие наличия помех, а с другой - необходимостью задействовать большие мощности буровых насосов, что может быть неприемлемо с технологической точки зрения.

Другим способом управления работой УГ телеметрической системы является передача соответствующего кода с использованием верхнего силового привода буровой установки путем задания с его помощью установившихся значений частоты вращения бурильной колонны. Преимуществом такого способа перед передачей по гидравлическому каналу является относительно высокое быстродействие, поскольку скорость распространения крутильных колебаний бурильной колонны значительно выше скорости распространения гидравлического сигнала. Кроме того, при наличии источника автономного питания, размещенного в УГ, передача командного кода может осуществляться при отсутствии циркуляции бурового раствора, что значительно повышает помехоустойчивость по сравнению с гидравлическим каналом. При использовании данного варианта необходимым условием является выбор оптимального способа кодирования, исключающего реакцию системы на технологические операции, связанные со спуско-подъемом и наращиванием бурильного инструмента, для которых

применяется верхний привод (ВП). Поскольку в настоящее время ВП эксплуатируется, как правило, на всех морских буровых установках, использование его в качестве источника сигнала для передачи кода с поверхности на забой не представляет особых сложностей. При этом важным преимуществом является простота формирования кода, поскольку для силового вертлюга обычно применяется электрический привод с тиристорным преобразователем.

На рис. 1 приведена упрощенная схема, иллюстрирующая принцип работы телеметрической системы с обратным каналом связи «устье - забой». Необходимый код формируется с помощью ВП, приводящего во вращение бурильную колонну. Приемные датчики расположены в УГ телесистемы. Основные требования к этим датчикам (тип, чувствительность, частотные характеристики и т.п.) будут

Рис. 1. Упрощенная схема телеметрической

системы с обратным каналом связи «устье - забой»: 1 - верхний силовой привод; 2 - бурильная колонна; 3 - УГ телесистемы; 4 - датчики контроля забойных параметров; 5 - забойный двигатель; 6 - долото

Рис. 2. Структурная схема обратного канала связи «устье - забой»

2

6

определены ниже по результатам анализа динамики этой системы. Структурная схема обратного канала, соответствующая рис. 1, приведена на рис. 2.

Двигатель ВП

В настоящей статье рассматривается только электрический привод, поскольку он широко применяется на современных морских буровых установках в сочетании с тиристорными преобразователями различного типа, включая частотные. Однако с методической точки зрения основные выкладки, приведенные ниже, принципиально не зависят от типа привода, поскольку мы будем использовать только фундаментальные уравнения двигателя, так как частотный диапазон электромагнитных переходных процессов в электродвигателях примерно на порядок выше частотного диапазона электромеханических переходных процессов и поэтому не может представлять интереса для данной задачи. Иными словами, мы принимаем, что тракт между сигналом управления и вращающим моментом двигателя представляет собой безынерционное звено.

Рассмотрим упрощенную схему, изображенную на рис. 3. Кодированный сигнал управления иу поступает на управляющий вход тиристорного преобразователя, который, в свою очередь, управляет вращающим моментом двигателя М и частотой его вращения Двигатель М через редуктор сообщает бурильной колонне вращающий момент М0(0, который приводит колонну во вращение с частотой ю0(0. Система включает узел отрицательной обратной связи для уменьшения инерционности из-за большого передаточного числа редуктора.

Вывод основных уравнений этой системы опубликован ранее [1], здесь приведем лишь окончательную формулу - зависимость частоты вращения ю,(/) нижней части бурильной колонны от сигнала управления Пу в виде ступенчатой функции с амплитудой Пу0. При выводе основных уравнений использованы характеристики однородной бурильной колонны как линии крутильных колебаний, а компоновка низа бурильной колонны (КНБК), включающая УГ телесистемы, моделировалась сосредоточенной массой. Указанная зависимость имеет следующий вид:

С) = и у 0ц

1 --

сЬ

с\Т I2а Т

+ е_а £ (-1)* (2к +1)

2/ к=о Рк

Л'

[1 + Т(Рк - я)](Рк - а) в'*'

+ [1 - Т (Рк + а )](Рк + а)

(1)

где t - время, с; I - длина колонны, м; а - коэффициент затухания крутильных колебаний в колонне

бурильных труб, с 1; с - скорость распространения волн кручения, м/с; Рк = Л а2 -—%

(2к +1)

Т =■

Ж

+ Км I (1+к)

- постоянная времени ВП, с (здесь: 3 - момент инерции вращающихся

частей, приведенный к валу двигателя ВП, Нмс2; /р - передаточное число редуктора; Ки - коэффициент преобразования, равный отношению тормозного момента двигателя ВП к максимальной величине сигнала управления на входе преобразователя, НмВ-1; Кп - коэффициент преобразования, равный отношению частоты вращения холостого хода двигателя ВП к максимальной величине сигнала управления на входе преобразователя, В-1с-1; Км - коэффициент преобразования, равный отношению момента на верхнем конце колонны к угловой скорости верхнего конца,

Нм с; к - коэффициент отрицательной обратной связи); ц = зования, В-1с-1.

Ки К

- коэффициент преобра-

< + Км,

Сигнал управления

Тиристорный преобразователь

Узел обратной связи

К колонне бурильных труб

Рис. 3. Упрощенная схема системы ВП

Параметр Буровая установка

легкая (вариант 1) средняя (вариант 2) тяжелая (вариант 3)

Длина колонны 1, м 2500 4000 6000

Материал труб ЛБТ СБТ СБТ

Наружный диаметр труб, мм 147 127 127

Толщина стенки трубы, мм 13 9 9

Мощность двигателя ВП, кВт 350 500 700

Частота вращения ВП номинальная, об/мин 1500 3000 3000

Номинальный момент ВП, кНм 2,2 1,6 2,2

а, с-1 [1] 2 1 1

^ Нмс2 10 15 20

«р 7,5 15 15

К, Н м В-1 440 320 440

Кп, В-1 с-1 35 65 65

Ки, Н-м-с 224 367 551

к 0 1 2

20

16

12

Буровые установки:

— легкая

— средняя

— тяжелая

20

30

40

50

60

70

80

90

100

t,c

Рис. 4. Зависимость частоты вращения нижней части стальной колонны от времени при воздействии на преобразователь двигателя ВП импульсов сигнала управления

(см. таблицу)

У

8

4

0

Рассмотрим три класса буровых установок, каждому из которых будет поставлен в соответствие определенный набор связанных между собой параметров (таблица).

На рис. 4 приведены зависимости частоты вращения нижней части бурильной колонны от времени при подаче на преобразователь двигателя ВП сигнала управления в виде прямоугольных импульсов для параметров, указанных в таблице. Графики показывают, что при увеличении значения I и мощности двигателя

ВП (за счет увеличения J) время установления переходного процесса увеличивается, что должно быть учтено при выборе к.

Основные требования к забойным датчикам (приемникам сигнала)

Принятый способ кодирования информации, передаваемой УГ с поверхности, наиболее просто реализуется посредством применения обычного датчика ускорения, в качестве которого может использоваться датчик типа ДУ-5 [2]

(рис. 5) следующей конструкции (см. рис. 5а): сердечники 2 и 2' укреплены на основании 1; на каждом из сердечников расположены двухсекционные катушки 4 и 4'; якорь 5 вместе с рамкой 6 образуют инерционный элемент, упруго связанный с основанием 1 посредством плоских пружин 3. Вес самого миниатюрного из датчиков этой серии составляет 17 г, собственная частота - 400 Гц, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) считается плоской в диапазоне от нуля до 200 Гц.

Первичные обмотки питаются напряжением частотой 6 кГц. По сопротивлению

нагрузки 7 протекает разность выпрямленных токов вторичных обмоток. Перемещение якоря 5, происходящее под влиянием измеряемых ускорений, вызывает изменение взаимных ин-дуктивностей левой 2'+4' и правой 2+4 магнитных систем. В соответствии с этим будут изменяться в разные стороны значения ЭДС, наведенные во вторичных катушках магнитных систем. Это приведет к появлению постоянной составляющей тока в нагрузке 7, что и является информацией об измеряемых ускорениях.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Варианты возможного расположения в УГ датчиков ускорения приведены на рис. 6.

5 4

Г7< гХ

Рис. 5. Датчик ускорения ДУ-5: а - конструкция; б - электрическая схема измерения

2 + 4

Рис. 6. Схемы размещения одного (а) и трех (б) датчиков ускорения:

1 и 2 - наружный и внутренний корпуса УГ соответственно; 3 - датчик; 4 - уплотнение;

5 - корпус измерительного блока

б

6

а

3

2

1

а

2

3

Основные требования к фильтру сигналов с датчиков

В случае совместного использования принятого способа кодирования и датчиков ускорения типа ДУ-5 фильтр должен пропускать без искажения частоты, начиная с 0 Гц. Верхняя граничная частота должна выбираться с учетом сглаживания возможной неравномерности частоты вращения бурильной колонны. Однако, как было показано на частотных характеристиках [1], система «верхний привод - бурильная колонна» не пропускает частоты выше 1 Гц. Поэтому верхняя граничная частота фильтра должна находиться в диапазоне 1.. .2 Гц, выше которого фильтр должен «заваливать» частоты с наклоном логарифмических АЧХ не менее 40 дБ/дек, т.е. фильтр должен быть как минимум 2-го порядка.

Методика и основные требования к системе кодирования информации

Для практической реализации описанного способа управления телеметрической системой контроля забойных параметров необходимо разработать методику передачи-приема информации и оптимальное ее кодирование. В качестве критерия оптимизации вполне логично принять минимальное количество передаваемых символов (поскольку это сокращает время передачи кода) с одновременным обеспечением надежности и помехоустойчивости приема информации глубинным устройством. Минимальная длительность одного импульса (времени завершения переходного процесса) зависит от целого ряда факторов, в том числе характеристик бурильной колонны, коэффициента затухания а, параметров ВП и т.п. (см. рис. 4). Поэтому система кодирования должна обеспечивать возможность предварительной настройки ее параметров в зависимости от указанных внешних факторов, включая выбор и установку коэффициента к (жесткой отрицательной обратной связи).

Как правило, в любой телеметрической системе забойный процессор обеспечивает возможность переключения режимов работы системы в зависимости от условий бурения и требований к забойной информации. Существуют различные методики передачи информации УГ, однако проще всего сделать это следующим образом:

1) определенным режимам работы УГ телесистемы присваиваются номера 1, 2...Ы;

2) устанавливается определенный набор фиксированных частот вращения бурильной

200

3 160

120

80

40

/

20

40

60

80

100 t, с

Рис. 7. Вариант кодирования режима с помощью изменения амплитуды импульсов частоты вращения бурильной колонны

колонны (например, 60, 90, 150 и 180 об/мин) (рис. 7)2, или фиксированных длительностей частот вращения (рис. 8), или их комбинации (рис. 9) в зависимости от способа кодирования информации;

3) перед началом бурения, когда долото находится над забоем и нет циркуляции бурового раствора, оператор включает предварительно настроенный генератор кода, который вырабатывает определенный код, соответствующий номеру заданного режима работы УГ телесистемы. Генератор кода через преобразователь воздействует на двигатель ВП буровой установки, который последовательно начинает вращать бурильную колонну с определенными частотами (угловыми скоростями), соответствующими передаваемому коду. Например, пусть требуется передать код, соответствующий режиму № 15 работы УГ телесистемы. Этому режиму ставится в соответствие последовательность 90, 150, 60 и 180 об/мин, т.е. двигатель ВП начинает вращать колонну с частотой 90, затем 150, далее 60 и затем 180 об/мин. Если требуется передать код, соответствующий другому режиму работы УГ телесистемы, то этому режиму ставится в соответствие иная последовательность из набора фиксированных частот вращения.

2 Набор фиксированных частот может также включать частоту вращения, равную нулю.

0

0

120 ,100 80 60 40 20 0

Г-

200

3 160

120

80

40

1

40

80

120

160

200 t, с

20

40

60

80

100 t, с

Рис. 8. Вариант кодирования режима Рис. 9. Вариант кодирования режима

с помощью изменения длительности с помощью комбинации импульсов частоты импульсов частоты вращения бурильной вращения бурильной колонны различных колонны амплитуд и длительностей

0

0

0

200

ю о

3 160

120

80

40

20

40

60

Рис. 10. Вариант кода команды УГ обеспечить готовность к приему команды от наземного устройства

До начала передачи кода, соответствующего требуемому режиму, оператором может быть передан код, состоящий, например, из последовательности 180, 0, 180, 0 об/мин, что должно означать команду УГ обеспечить готовность к последующему приему им кода режима (рис. 10).

Возможная схема управления работой телеметрической системы контроля забойных параметров процесса бурения показана на рис. 11.

Оператор

100 t, с

Рис. 11. Схема управления работой телесистемы

К выбору оптимального кода передачи

В общем случае выбор метода кодирования при передаче данных зависит от следующих факторов [3]: количества передаваемых сообщений, числа кодовых признаков, ограничений на время передачи, параметров канала связи, возможности аппаратной реализации кодера и декодера. Применительно к передаче управляющих команд телеметрической системе все указанные факторы, за исключением последнего, являются существенными. Таким образом, можно сказать, что предлагаемый код передачи должен оцениваться длиной кодовой комбинации, обеспечивающей достижение заданной помехоустойчивости для установленной скорости передачи команд.

0

0

При выборе подхода к кодированию команд управления забойной телеметрической системой необходимо учитывать, что отсутствие помехи на рабочих частотах обратного канала связи обеспечивает возможность применения неизбыточных кодов с использованием для передачи информации полного числа кодовых комбинаций. Отказ от использования избыточных кодов (из-за отсутствия помех) обусловлен также низкой скоростью передачи данных в канале и, как следствие, необходимостью уменьшения максимальной длины кодового слова. Таким образом, при выборе метода кодирования команд управления работой телеметрической системы базовым вариантом является использование неизбыточного двоичного кода с последовательной передачей символов кода.

При использовании двоичного кода основным фактором, определяющим необходимую длину кодовой посылки, является число возможных рабочих режимов телесистемы и, соответственно, число требуемых кодовых комбинаций. При этом требования к длине кодового слова неизбыточного кода будут отличаться при использовании равномерного и неравномерного кодирования. Для равновероятных кодовых комбинаций (рабочих режимов телесистемы) в качестве неизбыточного кода может быть использован двоичный равномерный код, все кодовые комбинации которого содержат постоянное число разрядов. В этом случае необходимое число разрядов будет равно логарифму по основанию два от числа рабочих режимов телеметрической системы.

С учетом реальных условий работы телесистемы при выборе кода передачи целесообразно рассмотреть возможность использования неравномерного кодирования. Для выбора неравномерного кода существенное значение имеет вероятность передачи каждой кодовой комбинации или, в нашем случае, вероятность активации различных режимов работы телесистемы. В общем случае при передаче сообщений, закодированных двоичным равномерным кодом, не учитывается статистическая структура передаваемого сообщения. Все сообщения независимо от вероятности их появления представляют собой кодовые комбинации одинаковой длины; таким образом, длина каждого сообщения постоянна. Из теоремы Шеннона о кодировании сообщений в каналах без шумов следует возможность построения

такого неравномерного кода, в котором часто встречающимся сообщениям присваиваются более короткие кодовые комбинации, а редко встречающимся - более длинные, что позволяет сделать код экономичнее. В то же время практика использования забойных телесистем показывает, что вероятность использования определенных рабочих режимов существенно выше вследствие необходимости их повторения на различных этапах строительства скважин. Например, режим геонавигации без проведения каротажа встречается гораздо чаще, чем режим геонавигации с гамма-каротажем.

В качестве неравномерного кода для кодирования команд телесистемы может быть выбран код Шеннона - Фано. Основной принцип, положенный в основу данного кода, заключается в том, что при выборе каждой цифры кодового сообщения необходимо, чтобы возможные значения 0 и 1 были равновероятны. При этом количество цифр в различных кодовых словах будет разным. Таким образом, кодовое слово для активации режима геонавигации окажется самым коротким. Поскольку в каждом отдельном случае набор используемых режимов телесистемы варьируется, можно сказать, что на выбор метода кодирования также влияют решения по использованию телеметрической системы, заложенные в проект строительства скважины. Возможно также передавать команды телесистеме с помощью неравномерного кода Хаффмана, который в общем случае является самым экономичным из всех методов кодирования. Необходимо подчеркнуть, что и метод Хаффмана, и метод Шеннона -Фано обладают следующим недостатком: случайная ошибка, если она произойдет, распространится на все последующие сообщения, т.е. возникает ошибка синхронизации. Однако для рассматриваемого случая передачи единичной команды управления данный недостаток является некритичным. Также необходимо учитывать, что при использовании неравномерных кодов число разрядов в команде при выборе редко применяемого режима работы телесистемы будет существенно превышать длину кодового слова при равномерном кодировании. Например, если принимаются 16 режимов работы телесистемы, при использовании равномерного кода длина кодового слова составит 4 разряда. В то же время применение неравномерного кода Хаффмана позволит использовать только 2 разряда для передачи

команды активации в отношении наиболее вероятного режима, при этом для команд с наименьшей вероятностью длина кодового слова увеличится до 7 разрядов.

Помимо двоичного кодирования с учетом низкой скорости передачи информации и отсутствия помех в обратном канале связи телесистемы имеет смыл рассмотреть возможность применения многопозиционного кодирования. Известно: если сообщение передается двоичным кодом, то скорость передачи информации не может превышать 2 бит/с на 1 Гц полосы пропускания канала [4]. Для повышения удельной скорости передачи информации необходимо перейти к многократной модуляции (многопозиционным кодам), при которой каждая кодовая посылка несет более 1 бита информации.

Как отмечено выше, при передаче команд с помощью вращения колонны бурильных труб в качестве кодовых признаков можно использовать дискретное изменение частоты вращения бурильной колонны в заданном диапазоне частот, фиксированный набор длительности импульса сигнала при заданной частоте вращения или изменение фазы импульса в сочетании с установленной частотой вращения. Увеличение удельных скоростей передачи до 3 бит/(Гцс) и выше может быть получено совместным использованием амплитудной, частотной или фазовой модуляций; при этом тип многократной модуляции и система сигналов, используемая при передаче команд, должны выбираться таким образом, чтобы обеспечить минимальную вероятность неправильного приема элемента при заданной средней мощности передатчика. В оптимальном случае в системе сигналов расстояние между парами кодовых слов должно соответствовать максимальному расстоянию для выбранного кода. ***

По результатам исследований сделаны следующие выводы:

1) при использовании телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин, особенно телесистем с гидравлическим каналом связи, возникает необходимость изменения программы приема, обработки, кодирования

и передачи забойной информации по команде с поверхности, для чего нужен обратный канал связи «устье - забой»;

2) оптимальным вариантом реализации обратного канала связи является применение верхнего силового привода буровой установки, с помощью которого передается код соответствующей программы в виде импульсов из установившихся значений частоты вращения и/или их длительности. Преимуществом такого варианта является простота формирования кода и отсутствие помех при передаче и приеме информации, поскольку при наличии источника автономного питания глубинного устройства передача информации может осуществляться без бурения и при отсутствии циркуляции бурового раствора;

3) для данного варианта обратного канала связи при анализе динамики системы «ВП - бурильная колонна» можно не учитывать КНБК и считать бурильную колонну однородной;

4) при принятом способе кодирования передаваемой с поверхности команды вполне достаточным для надежного приема УГ сигналов будет использование обычного датчика ускорения;

5) отсутствие помехи на рабочих частотах обратного канала связи обеспечивает возможность применения неравномерных неизбыточных кодов с использованием для передачи информации полного числа кодовых комбинаций.

Список литературы

1. Вольгемут Э.А. Управление работой телеметрических систем контроля забойных параметров процесса бурения / Э.А. Вольгемут, С.В. Греков, В.Б. Зак; под общ. ред. д.т.н., проф. А.Г. Потапова. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2017.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Гик Л.Д. Измерение вибраций / Л.Д. Гик. -М.: Наука, 1972.

3. Березюк Н.Т. Кодирование информации (двоичные коды) / Н.Т. Березюк,

А.Г. Андрущенко, С.С. Мощицкий и др. -Харьков: Вища школа, 1978.

4. Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений: учеб. для вузов / В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман и др. -М.: Радио и связь, 1990.

Method for remote control of MWD-system operation related with offshore wells

E.A. Volgemut1, S.V. Grekov1, V.B. Zak1*

1 Gazprom VNIIGAZ LLC, Bld. 1, Estate 15, Proyektiruemyy proezd no. 5537, Razvilka village, Leninskiy district, Moscow Region, 142717, Russian Federation * E-mail: [email protected]

Abstract. This article describes the method of remote control of the operating modes of MWD-systems with a hydraulic communication channel using a top drive in the process of oil and gas well drilling. This method makes it possible to reconfigure the telemetry system parameters (or with in-place downhole device) without raising the downhole device to the surface, that makes possible to significantly increase the commercial drilling rate.

Keywords: MWD-systems, hydraulic communication channel, top drive, reverse communication channel, control, coding, acceleration sensor.

References

1. VOLGEMUT, E.A., S.V. GREKOV, V.B. ZAK. Control of telemetry systems intended for monitoring bottom-hole drilling parameters [Upravleniye rabotoy telemetricheskikh system kontrolya zaboynykh parametrov protsessa bureniya]. Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2017. (Russ.).

2. GIK, L.D. Vibration measurement [Izmereniye vibratsiy]. Moscow: Nauka, 1972. (Russ.).

3. BEREZYUK, N.T., A.G. ANDRUSHCHENKO, S.S. MOSHCHITSKIY, et al. Encoding of information (binary codes) [Kodirovaniye informatsii (dvoichnyye kody)]. Kharkov: Vishcha shkola, 1978. (Russ.).

4. SHUVALOV, V.P., N.V. ZAKHARCHENKO, V.O. SHVARTSMAN, et al. Transmission of discrete messages [Peredacha diskretnykh soobshcheniy]. Moscow: Radio i svyaz, 1990. (Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.