Скважинная система беспроводной передачи - RU2017107809A

1. Скважинная система (1) беспроводной передачи для передачи сигналов и/или энергии, содержащая:

- эксплуатационную обсадную колонну (2), расположенную в стволе (3) скважины и образующую затрубное пространство (4) между ними, при этом эксплуатационная обсадная колонна имеет внутреннюю поверхность (5) и внешнюю поверхность (6);

- скважинный инструмент (7), содержащий первый ультразвуковой приемопередатчик (8); и

- второй ультразвуковой приемопередатчик (9), присоединенный к внешней поверхности эксплуатационной обсадной колонны;

причем инструмент содержит выдвигаемое средство (10), предназначенное для обеспечения контакта первого ультразвукового приемопередатчика с внутренней поверхностью эксплуатационной обсадной колонны так, чтобы обеспечить возможность передачи через эксплуатационную обсадную колонну сигналов и/или энергии посредством ультразвуковых волн между первым и вторым ультразвуковыми приемопередатчиками.

2. Скважинная система (1) беспроводной передачи по п. 1, в которой ультразвуковые волны имеют частоту в диапазоне 100-500 кГц, предпочтительно в диапазоне 125-400 кГц, более предпочтительно в диапазоне 150-400 МГц.

3. Скважинная система (1) беспроводной передачи по п. 1 или 2, в которой эксплуатационная обсадная колонна имеет резонансную частоту, при этом первый и второй ультразвуковые приемопередатчики выполнены с возможностью передачи и/или приема сигналов на частоте, по существу равной указанной резонансной частоте.

4. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-3, в которой второй ультразвуковой приемопередатчик выполнен с возможностью передачи сигналов на разных частотах.

5. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-4, в которой первый ультразвуковой приемопередатчик и/или второй ультразвуковой приемопередатчик выполнены с возможностью передачи и/или приема сигналов со скоростью передачи данных, конфигурированной на 50-500 битов в секунду.

6. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-5, в которой скважинный инструмент содержит еще один первый ультразвуковой приемопередатчик, при этом первые приемопередатчики расположены на расстоянии друг от друга вдоль осевой протяженности скважинного инструмента.

7. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-6, в которой эксплуатационная обсадная колонна имеет сопротивление, при этом каждый из первого и второго ультразвуковых приемопередатчиков имеет сопротивление, по существу соответствующее сопротивлению эксплуатационной обсадной колонны, чтобы максимизировать передачу энергии и/или минимизировать отражение сигнала.

8. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-7, в которой первый ультразвуковой приемопередатчик расположен в выдвигаемом средстве.

9. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-8, в которой инструмент имеет корпус (31) инструмента, при этом первый ультразвуковой приемопередатчик расположен в корпусе инструмента.

10. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-9, в которой инструмент содержит первую часть (11) инструмента и вторую часть (12) инструмента, при этом первый ультразвуковой приемопередатчик расположен в первой части инструмента и вторая часть инструмента содержит модуль (14) для совмещения первого ультразвукового приемопередатчика со вторым ультразвуковым приемопередатчиком путем поворота или осевого смещения первого ультразвукового приемопередатчика относительно второго ультразвукового приемопередатчика, чтобы минимизировать расстояние (d) передачи между первым ультразвуковым приемопередатчиком и вторым ультразвуковым приемопередатчиком.

11. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-10, в которой второй ультразвуковой приемопередатчик соединен с источником (15) энергии, например аккумулятором, электрическим двигателем (16), датчиком (18) и/или процессором (19).

12. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-11, в которой первый и второй ультразвуковые приемопередатчики находятся в непосредственном контакте с эксплуатационной обсадной колонной в процессе передачи сигналов и/или энергии.

13. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-12, в которой инструмент содержит средство (20) размещения.

14. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая затрубный барьер (21), изолирующий первую часть (22) затрубного пространства от второй части (23) затрубного пространства, причем затрубный барьер содержит:

- трубчатую часть (24), предназначенную для установки в качестве части эксплуатационной обсадной колонны, причем трубчатая часть имеет внешнюю поверхность;

- разжимную металлическую муфту (25), окружающую трубчатую часть и имеющую внутреннюю поверхность муфты, обращенную к трубчатой части, и внешнюю поверхность муфты, обращенную к стенке ствола скважины, при этом каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой частью; и

- кольцевое пространство (26) между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой частью.

15. Скважинная система (1) беспроводной передачи по п. 14, в которой второй ультразвуковой приемопередатчик расположен в затрубном барьере или расположен в соединении с затрубным барьером.

16. Скважинная система (1) беспроводной передачи по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая узел (27) впускного клапана для управления притоком скважинной текучей среды в эксплуатационную обсадную колонну, при этом второй ультразвуковой приемопередатчик расположен в соединении с узлом впускного клапана.

17. Способ беспроводной передачи сигналов и/или энергии в скважинной системе беспроводной передачи по любому из пп. 1-16, содержащий этапы, на которых:

- размещают первый ультразвуковой приемопередатчик относительно второго ультразвукового приемопередатчика;

- активируют выдвигаемое средство инструмента для обеспечения контакта первого ультразвукового приемопередатчика с внутренней поверхностью эксплуатационной обсадной колонны; и

- передают сигналы и/или энергию посредством ультразвуковых волн между первым ультразвуковым приемопередатчиком и вторым ультразвуковым приемопередатчиком через эксплуатационную обсадную колонну.

18. Способ по п. 17, дополнительно содержащий этап, на котором совмещают первый ультразвуковой приемопередатчик со вторым ультразвуковым приемопередатчиком путем поворота и/или осевого смещения первого ультразвукового приемопередатчика, чтобы минимизировать расстояние передачи между первым ультразвуковым приемопередатчиком и вторым ультразвуковым приемопередатчиком.

19. Способ по п. 17 или 18, дополнительно содержащий этап, на котором передают энергию ко второму ультразвуковому приемопередатчику для обеспечения возможности приема сигналов от вторых ультразвуковых приемопередатчиков.