Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине

Авторы патента:


Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине
Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине
Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине
Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине
Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине
Система и способ изоляции тока, подаваемого на электрическую нагрузку в скважине

 


Владельцы патента RU 2522825:

Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. (US)

Изобретение относится к управлению электропитанием скважинных устройств. Техническим результатом является обеспечение эффективной подачи электроэнергии на скважинные устройства, в частности уменьшение количества или полного устранения приемников электрической энергии скважинных устройств, питаемых нежелательным током или получающих электроэнергию иными нежелательными путями за счет обеспечения изоляции тока, подаваемого на приемник. Предложенная система для соединения с токоведущими линиями, включающими в себя токоведущую линию оболочки, первую токоведущую линию, вторую токоведущую линию и третью токоведущую линию, содержит: первый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с первым электроприемником в скважине, соединенным со второй токоведущей линией; второй управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения со второй токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении со вторым электроприемником в скважине, соединенным с первой токоведущей линией; третий управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с третьим электроприемником в скважине, соединенным с третьей токоведущей линией; и четвертый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с четвертым электроприемником в скважине, соединенным с токоведущей линией оболочки. Причем при пропускании первым управляющим модулем тока на первый электроприемник в скважине второй, третий и четвертый управляющие модули не пропускают нежелательный ток на второй, третий и четвертый электроприемники в скважине соответственно. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к управлению электропитанием скважинных устройств в подземном стволе скважины и, в частности (но не обязательно), к изоляции тока, подаваемого на приемник электрической энергии (электроприемник) в подземной скважине.

Уровень техники

Углеводороды могут добываться из ствола скважины, проложенной в подземном пласте. Ствол скважины может иметь достаточно сложную структуру и может включать различные зоны, ограниченные зонными изолирующими устройствами. Заканчивание скважины и добыча углеводородов в каждой из зон могут конфигурироваться и управляться независимо от заканчивания скважины и добычи углеводородов в других зонах. Каждая зона может содержать один или несколько скважинных приемников электрической энергии (здесь и далее называемых также электроприемниками) или скважинных приборов, для питания которых требуется электроэнергия. К примерам таких электроприемников относятся насосы, клапаны с электромагнитным управлением и электродвигатели.

Электрическая энергия может подаваться на эти электроприемники по проводам или иным токоведущим линиям. Для питания устройств может применяться шланговый кабель ТЕС (от англ. tubing encapsulated conductor), проходящий через колонну труб и содержащий три провода, заключенные в оболочку. Так как ствол скважины может иметь значительную протяженность, в связи с чем требуется применение длинного кабеля вместо использования двух кабелей на каждый электроприемник, что характеризуется увеличением затрат для управления скважинными электроприемниками, количество которых может достигать двенадцати, кабель ТЕС дополняется диодами. Например, один скважинный электроприемник может получать питание независимо от других приемников электрической энергии при приложении напряжения к одной токоведущей линии или к оболочке, заземляющей другую токоведущую линию (или оболочку, если применяется), при этом остальные токоведущие линии (или оставшиеся линии и оболочка, если применяется) могут оставаться неподключенными.

Когда отдельно взятый приемник электрической энергии получает питание для полностью независимого (от остальных электроприемников) функционирования, в цепи могут присутствовать одна или несколько ветвей с нежелательным током, по которым электрический ток может протекать от рассматриваемого электроприемника, работающего при полной нагрузке. Например, при использовании двенадцати независимых электроприемников, имеющих близкие значения сопротивления, (i) половина всей электрической энергии, передаваемой по токоведущим линиям, подается на один подлежащий питанию электроприемник, (ii) четвертая часть всей электрической энергии подается по второй линии цепи, в которой два электроприемника подключены между контактом положительного напряжения и землей, и (iii) еще одна четвертая часть всей электрической энергии подается по третьей линии цепи, в которой другие два электроприемника подключены между контактом положительного напряжения и землей.

Так, при протекании тока по ветвям с нежелательным током может теряться половина всей электрической энергии, подводимой к скважинным устройствам, при этом электроприемники, включенные в ветвь с нежелательным током, получают только часть электроэнергии, требуемой для работы данных электроприемников на полную мощность. Подача части электрической энергии на электроприемники может приводить к нежелательному включению на определенную мощность некоторых из них (например, электродвигателя или насоса). Кроме того, так как для работы отдельных приемников электрической энергии могут требоваться различные уровни мощности, подача части электроэнергии на электроприемники в ветви с нежелательным током может приводить к их нежелательному включению на полную мощность.

Раскрытие изобретения

Таким образом, задача создания систем и способов уменьшения количества или полного устранения приемников электрической энергии скважинных устройств, питаемых нежелательным током или получающих электроэнергию иными нежелательными путями, является актуальной.

Отдельные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на обеспечение управления распределением электрической энергии между различными электроприемниками, расположенными в стволе скважины. Каждый электроприемник может относиться к электрическому блоку, не пропускающему нежелательный ток на соответствующие электроприемники. Данный электрический блок может содержать один или несколько тиристоров, пропускающих электрический ток только при превышении напряжением порогового значения и не пропускающих электрический ток в других случаях.

В одном аспекте изобретения предлагается система для установки в подземном стволе скважины. В стволе скважины могут находиться различные приемники электрической энергии. Система может содержать первый управляющий модуль, а также управляющие модули, отличные от первого. Первый управляющий модуль относится к первому электроприемнику и может пропускать ток на первый электроприемник при превышении напряжением порогового значения. При подаче тока на первый электроприемник управляющие модули, отличные от первого, предотвращают пропускание тока на электроприемники, отличные от первого электроприемника.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения первый управляющий модуль содержит тиристор с управляющим электродом.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения управляющий электрод соединен с резисторами. Тиристор может пропускать ток на первый электроприемник при приложении к управляющему электроду напряжения, превышающего пороговое значение.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения управляющий электрод отсоединен от других элементов электрической цепи, а пороговое значение напряжения соответствует напряжению переключения тиристора.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения тиристор представляет собой один из следующих компонентов: управляемый кремниевый тиристор (SCR, от англ. silicon controlled rectifier), динистор (DIAC, от англ. diode for alternating current), неуправляемый диод с четырехслойной структурой или симистор (TRIAC, от англ. triode for alternating current).

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения система содержит различные токоведущие линии. По каждой из линий на скважинные устройства может передаваться электрическая энергия. При соединении первой токоведущей линии с источником питания и соединении второй токоведущей линии с землей первый управляющий модуль пропускает ток на первый электроприемник, а управляющие модули, отличные от первого управляющего модуля, предотвращают пропускание тока на электроприемники, отличные от первого электроприемника.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения токоведущие линии содержат третью токоведущую линию, которая остается неподключенной, когда первый управляющий модуль пропускает ток на первый электроприемник, а управляющие модули, отличные от первого управляющего модуля, не пропускают ток на электроприемники, отличные от первого электроприемника.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения одна токоведущая линия представляет собой оболочку, в которую заключены другие токоведущие линии.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения ствол скважины содержит зоны, ограниченные зонными изолирующими устройствами. В данных зонах находятся электроприемники.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения первый управляющий модуль содержит первый тиристор и второй тиристор, включенный в цепь противоположно первому тиристору. Первый тиристор может пропускать ток на первый электроприемник в первом направлении. Второй тиристор может пропускать ток на первый электроприемник во втором направлении.

В другом аспекте изобретения предложен способ управления распределением электроэнергии для питания скважинных устройств. По меньшей мере в одной из зон подземного ствола скважины определяют превышение уровнем напряжения порогового значения. Напряжение измеряют между первым токоведущим участком цепи, соединенным с источником питания, и вторым токоведущим участком цепи, соединенным с землей. При превышении напряжением порогового значения пропускают ток на первый электроприемник, расположенный в указанной зоне. При этом предотвращают пропускание тока на электроприемники, отличные от первого электроприемника и расположенные во множестве зон.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения определение превышения уровнем напряжения порогового значения включает определение превышения напряжением на управляющем электроде тиристора указанного порогового значения. Тиристор связан с электроприемником в указанной зоне.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения определение превышения уровнем напряжения порогового значения включает определение превышения напряжением переключения тиристора указанного порогового значения. Тиристор связан с электроприемником в указанной зоне.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения третью токоведущую линию оставляют неподключенной.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения определяют, что уровень напряжения на электроприемнике, отличающемся от первого электроприемника, ниже порогового значения. Если данный уровень напряжения ниже порогового значения, предотвращают пропускание тока на электроприемник, отличающийся от первого электроприемника.

Данные поясняющие аспекты и варианты осуществления изобретения не задают границы изобретения и не ограничивают его рамки, а приведены в качестве примеров для лучшего понимания идей изобретения, раскрываемых в настоящей заявке. Прочие аспекты, преимущества и признаки настоящего изобретения понятны при ознакомлении со всеми материалами данной заявки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает схематическое изображение поперечного разреза скважины с системой регулирования тока, подаваемого на приемники электрической энергии, не пропускающей нежелательные токи или уменьшающей их значения в рамках варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 показывает схематическое изображение системы управления в рамках варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 показывает схематическое изображение системы управления, обеспечивающей подвод питания к приемнику электрической энергии в рамках одного варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 показывает схематическое изображение системы управления, обеспечивающей подвод питания к приемнику электрической энергии в рамках второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 показывает схематическое изображение системы управления, обеспечивающей подвод питания к приемнику электрической энергии в рамках третьего варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 показывает схематическое изображение системы управления, обеспечивающей подвод питания к приемнику электрической энергии в рамках четвертого варианта осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Отдельные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам управления распределением электрической энергии между различными электроприемниками, расположенными в стволе скважины (например, в стволе скважины, проложенной в подземном пласте), к которым подводится питание по токоведущим линиям ограниченного количества. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения система содержит управляющие модули, связанные с электроприемниками таким образом, что каждый электроприемник связан с одним или несколькими управляющими модулями. Каждый управляющий модуль содержит электрические блоки, предназначенные пропускать ток на соответствующий ему электроприемник при превышении напряжением порогового значения и не пропускать ток на соответствующий ему электроприемник при превышении напряжением на другом управляющем модуле пороговой величины. Электроприемники и управляющие модули могут находиться в разных зонах ствола скважины.

Для подачи тока на соответствующий электроприемник могут использоваться различные конфигурации электрических блоков, которые согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут также изолировать ток при превышении напряжением пороговой величины на другом управляющем модуле, содержащем собственный электрический блок. Электрический блок может содержать, например, тиристор и электрическую цепь для формирования напряжения на управляющем электроде тиристора. Тиристор может представлять собой кремниевый управляемый тиристор, динистор, неуправляемый диод с четырехслойной структурой или симистор.

В некоторых вариантах осуществления изобретения одна токоведущая линия соединена с источником питания, а вторая токоведущая линия соединена с землей. Другие токоведущие линии могут оставаться неподключенными, то есть могут не находиться в электрическом соединении с землей или источником напряжения. Управляющие модули содержат электрические блоки, которые могут управлять током, протекающим через электроприемник, в зависимости от порогового напряжения, например напряжения на управляющем электроде, формируемого источником питания. Электрический блок может содержать, например, тиристор, не пропускающий ток, пока напряжение на управляющем электроде тиристора не превысит пороговое значение. При превышении напряжением порогового значения тиристор пропускает ток на электроприемник и не пропускает обратный ток, причем ток продолжает течь через электроприемник даже при снятии напряжения с управляющего электрода, пока не уменьшится до нуля.

Остальные управляющие модули системы также могут содержать тиристорные электрические блоки для управления током, подаваемым на соответствующие связанные с ними электроприемники, в зависимости от уровней порогового напряжения. При передаче электрической энергии на требуемый электроприемник подается ток, превышающий (например, в два раза) ток, протекающий по ветвям, содержащим электроприемники, не подлежащие «включению». Ток, протекающий через управляющие модули, связанные с этими «не подлежащими включению» электроприемниками, может быть уменьшен до значения, которое ниже уровней, соответствующих пороговому напряжению данных управляющих модулей, при этом данные управляющие модули не будут пропускать ток на соответствующие им электроприемники.

В других вариантах осуществления изобретения пороговое напряжение является напряжением переключения электрического блока, например тиристора, прикладываемым в прямом направлении. При приложении напряжения переключения электрический блок может пропускать ток на соответствующий электроприемник, в противном случае электрический блок может не пропускать ток на соответствующие электроприемники.

В некоторых вариантах осуществления изобретения электроприемниками являются электродвигатели, а каждый управляющий модуль содержит пару тиристоров, включенных встречно-параллельно, при этом один пропускает ток в прямом направлении, а второй - в обратном. В зависимости от конфигурации электрического блока электродвигатель может вращаться в прямом или в обратном направлениях.

Системы в рамках отдельных вариантов осуществления изобретения могут увеличивать количество доступной электроэнергии для скважинных устройств, например, путем уменьшения потерь мощности из-за протекания тока по ветвям нежелательного тока. При этом может быть предотвращена работа на неполную или иную мощность электроприемников, отличных от подлежащих включению, а также могут быть устранены проблемы, связанные с согласованием сопротивления токоведущих линий. Некоторые варианты осуществления изобретения дают возможность применять скважинные электроприемники различных типов и размеров и обеспечивать управление ими.

В одном варианте осуществления изобретения количество управляемых скважинных электроприемников может достигать двенадцати. Один или несколько электроприемников находятся в разных зонах ствола скважины относительно зон, содержащих другие электроприемники. Каждый электроприемник связан с управляющим модулем, который может пропускать ток на соответствующий электроприемник. Шланговый кабель ТЕС проходит через колонну труб и содержит три провода, заключенные в оболочку. Эти три провода и данная оболочка являются токоведущими линиями. Токоведущие линии находятся в электрическом соединении с электроприемниками, при этом каждый электроприемник связан с двумя токоведущими линиями. Питание к электроприемнику может подводиться путем формирования электрического потенциала на одной из токоведущих линий, с которой соединен электроприемник, и соединения второй токоведущей линии с землей. Остальные токоведущие линии могут оставаться неподключенными. Управляющий модуль, связанный с электроприемником, пропускает ток на этот электроприемник. Управляющие модули, связанные с другими электроприемниками, не пропускают ток или его часть на другие электроприемники.

Данные примеры приведены для общего ознакомления с предметом описываемого в данном документе изобретения и не накладывают ограничений на объем и суть раскрываемого изобретения. Ниже приведено описание различных дополнительных вариантов осуществления изобретения и примеров со ссылками на чертежи, в которых одинаковые позиционные обозначения относятся к однотипным элементам, а указатели направления так же, как и примеры основных вариантов осуществления изобретения, не накладывают ограничений на объем и суть настоящего изобретения.

На фиг.1 показана скважинная система 100 с системой управления, соответствующей отдельным вариантам осуществления настоящего изобретения. Скважинная система 100 содержит ствол 102 скважины, проходящий через различные геологические пласты. Ствол 102 скважины имеет практически вертикальную часть 104 и практически горизонтальную часть 106. Практически вертикальная часть может содержать обсадную колонну, зацементированную у устья практически вертикальной части 104. Практически горизонтальная часть 106 представляет собой открытый канал, проходящий через несущий углеводороды подземный пласт 108.

От поверхности внутрь ствола 102 скважины проходит насосно-компрессорная колонна 110, которая может обеспечивать канал для перемещения пластовых флюидов из практически горизонтальной части 106 на поверхность. Кабель 112 проходит по насосно-компрессорной колонне 110. Кабель 112 может представлять собой любой подходящий кабель, например шланговый кабель ТЕС, содержащий различные токоведущие линии в любом количестве.

Насосно-компрессорная колонна 110 разделена на зоны 114А-114С зонными изолирующими устройствами 116А-116С. Примером такого зонного изолирующего устройства является пакер. Зонные изолирующие устройства 116А-116С могут быть изготовлены из материалов, расширяющихся при контакте с флюидами, такими как с углеводородные флюиды, вода и газы. При расширении материал может обеспечивать герметизацию соединения под давлением между зонами. Электроприемники 118А-118С могут находиться в зонах 114А-114С. Хотя на фиг.1 показано, что в каждой зоне находится один электроприемник, в некоторых вариантах осуществления изобретения каждая зона может содержать любое количество электроприемников. Электроприемниками 118А-118С могут являться любые устройства, подлежащие установке в стволе скважины и управляемые электрическим путем. Например, электроприемниками 118А-118С могут являться электродвигатели, клапаны с электромагнитным управлением, насосы и контрольно-измерительные приборы.

Управляющие модули 120А-120С могут быть связанными с электроприемниками 118А-118С и располагаться в зонах 114А-114С. Например, управляющий модуль 120А связан с электроприемником 118А, находящимся в зоне 114А; управляющий модуль 120В связан с электроприемником 118В, находящимся в зоне 114В; управляющий модуль 120С связан с электроприемником 118С, находящимся в зоне 114С. В других вариантах осуществления изобретения один управляющим модуль может быть связан с несколькими электроприемниками. Каждый управляющий модуль может содержать электрический блок, управляющий подачей тока на соответствующий электроприемник. Одна из токоведущих линий может быть соединена с источником напряжения, а другая токоведущая линия может быть соединена с землей для подачи тока на электроприемники, управляющие модули 120А-120С могут осуществлять контроль подачи тока на соответствующие электроприемники 118А-118С. Например, один управляющий модуль может пропускать ток на связанный с ним электроприемник, а другие управляющие модули могут не пропускать ток на электроприемники, связанные с остальными управляющими модулями.

В одном варианте осуществления изобретения уровень напряжения в зоне 114А должен быть выше определенного порогового значения. Приложение напряжения обеспечивается при соединении одной токоведущей линии с источником напряжения, а другой токоведущей линии - с землей. Остальные токоведущие линии кабеля 112 могут оставаться неподключенными. При превышении напряжением порогового значения управляющий модуль 120А пропускает ток на соответствующий электроприемник 118А, находящийся в зоне 114А. Управляющие модули 120В-120С не пропускают ток на электроприемники 118В-118С в зонах 114В-114С.

На фиг.1 показаны находящиеся в практически горизонтальной части 106 ствола 102 скважины зоны с электроприемниками 118А-118С и управляющими модулями 120А-120С согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения. Такие системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения могут использоваться в стволах скважин разных типов, например в наклонных, вертикальных или разветвленно-горизонтальных. Стволы наклонных скважин могут иметь пространственные отклонения от фактически горизонтального и фактически вертикального направлений. Разветвленно-горизонтальные скважины могут иметь основной ствол и один или несколько ответвляющихся стволов. Указатели направления используются в данном документе для описания примеров основных вариантов осуществления изобретения, но, как и сами примеры основных вариантов осуществления изобретения, не накладывают ограничений на объем и суть настоящего изобретения.

На фиг.2 схематически показана модель двенадцати электроприемников 202А-202L, электрически соединенных с двенадцатью управляющими модулями 206А-206L и с токоведущими линиями 204. Токоведущие линии 204, показанные на фиг.2, содержат линию A, линию B, линию C и линию оболочки. Токоведущие линии 204 могут содержаться в одном кабеле, находящемся в подземной скважине.

Каждый электроприемник связан с управляющим модулем, который может пропускать или не пропускать ток на соответствующий электроприемник. Питание может подводиться к требуемому электроприемнику при соединении одной из токоведущих линий 204 с источником напряжения и соединении другой токоведущей линии с землей, при этом две остальные токоведущие линии могут оставаться неподключенными.

Например, при соединении линии A с источником напряжения, а линии B с землей может подаваться ток на управляющий модуль 206А и может подаваться нежелательный ток на другие управляющие модули. Управляющий модуль 206А может содержать электрический блок, который при превышении током или напряжением порогового значения пропускает ток на электроприемник 202А. Управляющие модули 206В-L могут не пропускать ток, в том числе и нежелательные токи, на электроприемники 202В-202L, связанные с управляющими модулями 206 В-206L. Например, электрический блок в управляющих модулях 206В-206L может пропускать ток при достижении током или напряжением определенного порогового значения или при превышении его, при том что данное пороговое значение больше значений большинства или всех нежелательных токов. Управляющие модули 206В-206L могут не пропускать токи и не допускать приложения напряжения, уровни которых ниже пороговой величины (например, соответствующие нежелательным токам), на электроприемники 202В-202L, связанные с управляющими модулями 206В-206L.

В отдельных вариантах осуществления системы, показанной на фиг.2, обеспечивается работа двенадцати электроприемников 202А-202L, получающих питание по трехпроводному шланговому кабелю ТЕС, который содержит токоведущие линии 204. В некоторых вариантах осуществления изобретения двенадцать электроприемников 202А-202L могут управляться через три входа в ствол скважины с тремя трубопроводами гидравлической системы диаметром в четверть дюйма. Хотя в описании вариантов осуществления изобретения указано, что используются три-четыре токоведущие линии проводов, может использоваться любое количество токоведущих линий с любым количеством проводов.

Согласно отдельным вариантам осуществления изобретения для управления подачей тока на электроприемники скважинных устройств в управляющих модулях могут использоваться электрические блоки разных типов. Данные электрические блоки могут предотвращать «включение» электроприемников, питаемых нежелательным током, или уменьшать количество таковых. На фиг.3-6 приведены эквивалентные схемы различных электроприемников скважинных устройств с различными типами электрических блоков. Однако могут применяться электрические блоки, отличные от представленных на фиг.3-6.

На фиг.3 приведено схематическое изображение токоведущей линии A, соединенной с источником напряжения, токоведущей линии B, соединенной с землей, токоведущей линии C и оболочки (также являющейся токоведущей линией), оставленной неподключенной. Двенадцать электроприемников 302А-302L связаны с управляющими модулями 304А-304L, содержащими электрические блоки. Электрические блоки каждого управляющего модуля 304А-304L содержат тиристор и резисторы, например пару R1, R2. В некоторых вариантах осуществления изобретения тиристор представляет собой управляемый кремниевый тиристор. Тиристор имеет анод, соединенный с токоведущей линией (или с оболочкой, если применяется), катод, соединенный с электроприемником, характеризуемым активным сопротивлением, и управляющий электрод, соединенный с парой резисторов R1, R2.

При соединении токоведущей линии A с источником напряжения, а токоведущей линии B с землей электроприемник 302А является электроприемником, желательным для функционирования или, иными словами, подлежащим «включению» из числа скважинных устройств. Электрический блок управляющего модуля 304А может пропускать ток на электроприемник 302А. Например, при протекании тока через резисторы R1, R2 на управляющем электроде тиристора формируется напряжение. Значения сопротивлений резисторов могут выбираться таким образом, чтобы при необходимости функционирования электроприемника 302А на управляющем электроде тиристора формировалось напряжение. Значения сопротивления данных резисторов могут зависеть от параметров сопротивления электроприемника 302А. Значения сопротивления могут составлять десять килоом для резистора R1 и один килоом для резистора R2.

При превышении напряжением на управляющем электроде порогового значения тиристор пропускает ток на электроприемник 302А, который начинает функционировать. Тиристор пропускает ток независимо от напряжения на управляющем электроде, пока ток от анода к катоду не уменьшится до нуля (или до близкого к нулю значения).

По токоведущей линии A также может подаваться ток на электрический блок, связанный с одним или несколькими из остальных электроприемников, например, по ветвям с нежелательным током. При этом сопротивление в этих ветвях с нежелательным током в два или более раз больше, чем в ветви, в которой находится электрический блок управляющего модуля 304А. Резисторы в остальных электрических блоках могут обеспечивать формирование напряжения на управляющих электродах остальных электрических блоков, уровень которого ниже порогового значения. Таким образом, ввиду того, что напряжение на управляющем электроде ниже порогового значения, остальные электрические блоки могут не пропускать ток на остальные соответствующие электроприемники, посредством чего может предотвращаться их «включение» на полную или неполную мощность.

В некоторых вариантах осуществления изобретения пороговым значением напряжения является напряжение переключения. На фиг.4 схематически показаны электроприемники 402А-402L, конфигурация которых аналогична схеме, изображенной на фиг.3. Разница состоит в том, что в данном случае каждый управляющий модуль 404А-404L имеет электрический блок, содержащий тиристор с управляющим электродом, не подключенным к элементам электрических цепей. При этом напряжение переключения каждого тиристора (например, управляемого кремниевого тиристора) таково, что при его превышении тиристор пропускает ток на соответствующий электроприемник. Например, напряжение, прикладываемое к токоведущей линии A, превышает напряжение переключения тиристора электрического блока управляющего модуля 404А, но не превышает напряжение переключения тиристоров электрических блоков управляющих модулей 404В-404L. В некоторых вариантах осуществления изобретения напряжение превышает уровни напряжения переключения (помимо электрического блока управляющего модуля 404А) тиристора электрического блока управляющего модуля 404С и тиристора электрического блока управляющего модуля 404I, но не превышает уровни напряжения переключения тиристоров остальных электрических блоков, при этом замыкается только цепь, в которой находится электроприемник 402А, а цепи остальных электроприемников не замыкаются.

Электрические блоки могут применяться для управления электроприемниками различных видов, например реверсивными электродвигателями. На фиг.5 схематически показаны шесть электроприемников, представляющих собой реверсивные двигатели 502А-502F постоянного тока, связанные с управляющими модулями 504А-504F. Каждый управляющий модуль содержит электрический блок из двух тиристоров и четырех резисторов R1, R2, R3 и R4. Два тиристора включены встречно-параллельно. При этом при протекании тока в одном направлении (например, от токоведущей линии A к токоведущей линии В) один тиристор пропускает ток на соответствующий электродвигатель, что приводит к включению данного электродвигателя в соответствии с током, протекающим в первом направлении. При протекании тока в обратном направлении (например, от токоведущей линии B к токоведущей линии А) второй тиристор пропускает ток на соответствующий электродвигатель, что приводит к включению данного электродвигателя в соответствии с током, протекающим во втором направлении, противоположном первому направлению. Функции резисторов R1, R2, R3 и R4 аналогичны функциям резисторов варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.3, и состоят в формировании напряжения на управляющем электроде тиристоров. В некоторых вариантах осуществления изобретения управляющие электроды тиристоров отключены от других элементов электрических цепей, как, например, показано на фиг.4. Тиристоры не пропускают ток на электродвигатели 502А-502F, пока не потребуется включение соответствующего электродвигателя.

Согласно различным вариантам осуществления изобретения электрический блок может содержать тиристор любого вида или другие аналогичные электрические блоки. К примерам тиристоров относятся управляемые кремниевые тиристоры, динисторы, неуправляемые диоды с четырехслойной структурой и симисторы. На фиг.6 схематически показаны шесть электроприемников, представляющих собой электродвигатели 602А-602F, связанные с управляющими модулями, содержащими динисторы 604А-604F. В конфигурации, приведенной на фиг.6, динистор 604А пропускает ток на электродвигатель 602А в обоих направлениях. Ввиду того, что ток и/или напряжение не превышают порогового значения при протекании тока через электродвигатель 602А, динисторы 604В-604F могут не пропускать ток на остальные электродвигатели 602В-602F.

Вышеприведенное описание вариантов осуществления изобретения, в том числе примеров основных вариантов осуществления изобретения, представлено исключительно для наглядности и только в пояснительных целях, при этом оно не является исчерпывающим и не накладывает ограничений на конкретные раскрытые конфигурации. В настоящее изобретение могут вноситься многочисленные модификации и изменения, и оно предполагает разнообразные варианты применения, понятные специалисту, без отклонения от сути и объема данного изобретения.

1. Система для соединения с токоведущими линиями, включающими в себя токоведущую линию оболочки, первую токоведущую линию, вторую токоведущую линию и третью токоведущую линию, содержащая: первый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с первым электроприемником в скважине, соединенным со второй токоведущей линией;
второй управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения со второй токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении со вторым электроприемником в скважине, соединенным с первой токоведущей линией;
третий управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с третьим электроприемником в скважине, соединенным с третьей токоведущей линией; и
четвертый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с первой токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с четвертым электроприемником в скважине, соединенным с токоведущей линией оболочки;
причем при пропускании первым управляющим модулем тока на первый электроприемник в скважине второй, третий и четвертый управляющие модули не пропускают нежелательный ток на второй, третий и четвертый электроприемники в скважине соответственно.

2. Система по п. 1, в которой каждый из первого, второго, третьего и четвертого управляющих модулей содержит тиристор с управляющим электродом.

3. Система по п. 2, в которой управляющий электрод соединен с резисторами, а тиристор пропускает ток на электроприемник в скважине, связанный с соответствующим управляющим модулем, при приложении к управляющему электроду напряжения, превышающего пороговое значение.

4. Система по п. 2, в которой управляющий электрод отсоединен от других элементов электрической цепи, причем пороговое значение напряжения соответствует напряжению переключения тиристора.

5. Система по п. 2, в которой тиристор представляет собой один из следующих компонентов: управляемый кремниевый тиристор (SCR); динистор (DIAC); неуправляемый диод с четырехслойной структурой; или симистор (TRIAC).

6. Система по п. 1, в которой при соединении первой токоведущей линии с источником питания, второй токоведущей линии с землей, а третьей токоведущей линии и токоведущей линии оболочки, оставленных неподключенными, первый управляющий модуль пропускает ток на первый электроприемник в скважине, а второй, третий и четвертый управляющие модули предотвращают пропускание тока на второй, третий и четвертый электроприемники в скважине.

7. Система по п. 1, в которой токоведущая линия оболочки представляет собой оболочку, в которую заключены первая, вторая и третья токоведущие линии.

8. Система по п. 1, которая расположена в стволе скважины, который содержит зоны, ограниченные в нем с помощью изолирующих пакеров, причем электроприемники в скважине расположены между указанными зонами.

9. Система по п. 1, в которой первый управляющий модуль содержит первый тиристор и второй тиристор, включенный в цепь противоположно первому тиристору, причем первый тиристор пропускает ток на первый электроприемник в скважине в первом направлении, а второй тиристор пропускает ток на первый электроприемник в скважине во втором направлении.

10. Система по п. 1, в которой первый электроприемник в скважине представляет собой электродвигатель, второй электроприемник в скважине представляет собой клапан с электромагнитным управлением, третий электроприемник в скважине представляет собой насос, а четвертый электроприемник в скважине представляет собой контрольно-измерительный прибор.

11. Система по п. 1, в которой токоведущая линия оболочки представляет собой заземленную токоведущую линию, а вторая и третья токоведущие линии представляют собой неподключенные токоведущие линии.

12. Система по п. 1, которая дополнительно содержит:
пятый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с третьей токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с пятым электроприемником в скважине, соединенным с первой токоведущей линией;
шестой управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения со второй токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с шестым электроприемником в скважине, соединенным с третьей токоведущей линией;
седьмой управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с третьей токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с седьмым электроприемником в скважине, соединенным со второй токоведущей линией;
восьмой управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с токоведущей линией оболочки и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с восьмым электроприемником в скважине, соединенным с первой токоведущей линией;
девятый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения со второй токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с девятым электроприемником в скважине, соединенным с токоведущей линией оболочки;
десятый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с токоведущей линией оболочки и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с десятым электроприемником в скважине, соединенным со второй токоведущей линией;
одиннадцатый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с третьей токоведущей линией и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с одиннадцатым электроприемником в скважине, соединенным с токоведущей линией оболочки; и
двенадцатый управляющий модуль, выполненный с возможностью соединения с токоведущей линией оболочки и с возможностью находиться в последовательном электрическом соединении с двенадцатым электроприемником в скважине, соединенным с третьей токоведущей линией.

13. Система по п. 12, в которой пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый управляющие модули не пропускают нежелательный ток на пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый электроприемники в скважине соответственно, когда первый управляющий модуль пропускает ток на первый электроприемник в скважине.

14. Способ, в котором:
пропускают ток на первый электроприемник в скважине с помощью первого управляющего модуля, соединенного с первой токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с первым электроприемником в скважине, который соединен со второй токоведущей линией; и
по существу одновременно с первым управляющим модулем, пропускающим ток на первый электроприемник в скважине,
не пропускают нежелательный ток на второй электроприемник в скважине с помощью второго управляющего модуля, соединенного со второй токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении со вторым электроприемником в скважине, который соединен с первой токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на третий электроприемник в скважине с помощью третьего управляющего модуля, соединенного с первой токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с третьим электроприемником в скважине, который соединен с третьей токоведущей линией; и
не пропускают нежелательный ток на четвертый электроприемник в скважине с помощью четвертого управляющего модуля, соединенного с первой токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с четвертым электроприемником в скважине, который соединен с токоведущей линией оболочки.

15. Способ по п. 14, в котором токоведущая линия оболочки образована с помощью оболочки, которая заключает в себе первую, вторую и третью токоведущие линии.

16. Способ по п. 14, в котором первый, второй, третий электроприемники в скважине и электроприемник оболочки расположены в зонах ствола скважины, которые ограничены изолирующими пакерами.

17. Способ по п. 14, в котором первый электроприемник в скважине представляет собой электродвигатель, второй электроприемник в скважине представляет собой клапан с электромагнитным управлением, третий электроприемник в скважине представляет собой насос, а четвертый электроприемник в скважине представляет собой контрольно-измерительный прибор.

18. Способ по п. 14, в котором дополнительно:
по существу одновременно с первым управляющим модулем, пропускающим ток на первый электроприемник в скважине,
не пропускают нежелательный ток на пятый электроприемник в скважине с помощью пятого управляющего модуля, соединенного с третьей токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с пятым электроприемником в скважине, который соединен с первой токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на шестой электроприемник в скважине с помощью шестого управляющего модуля, соединенного со второй токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с шестым электроприемником в скважине, который соединен с третьей токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на седьмой электроприемник в скважине с помощью седьмого управляющего модуля, соединенного с третьей токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с седьмым электроприемником в скважине, который соединен со второй токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на восьмой электроприемник в скважине с помощью восьмого управляющего модуля, соединенного с токоведущей линией оболочки и находящегося в последовательном электрическом соединении с восьмым электроприемником в скважине, который соединен с первой токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на девятый электроприемник в скважине с помощью девятого управляющего модуля, соединенного со второй токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с девятым электроприемником в скважине, который соединен с токоведущей линией оболочки;
не пропускают нежелательный ток на десятый электроприемник в скважине с помощью десятого управляющего модуля, соединенного с токоведущей линией оболочки и находящегося в последовательном электрическом соединении с десятым электроприемником в скважине, который соединен со второй токоведущей линией;
не пропускают нежелательный ток на одиннадцатый электроприемник в скважине с помощью одиннадцатого управляющего модуля, соединенного с третьей токоведущей линией и находящегося в последовательном электрическом соединении с одиннадцатым электроприемником в скважине, который соединен с токоведущей линией оболочки; и
не пропускают нежелательный ток на двенадцатый электроприемник в скважине с помощью двенадцатого управляющего модуля, соединенного с токоведущей линией оболочки и находящегося в последовательном электрическом соединении с двенадцатым электроприемником в скважине, который соединен с третьей токоведущей линией.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области передачи и распределения электрической энергии и может быть использовано для распределительных сетей напряжением 10-220 кВ. .

Изобретение относится к области передачи и распределения электрической энергии и может быть использовано для распределительных сетей напряжением 10-220 кВ. .

Изобретение относится к электроснабжению летательных аппаратов. .

Изобретение относится к авиационному электроборудованию. .

Группа изобретений относится к скважинному измерительному прибору, который может быть использован в горнодобывающей промышленности, а также к способу изготовления соединительного устройства связи для данного прибора.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к мониторингу и управлению добывающей нефтяной скважиной. Технический результат направлен на повышение нефтедобычи, коэффициента извлечения нефти (КИН) из пласта или нескольких пластов, дренируемых скважиной, за счет произведения прямого замера параметров газожидкостного столба на различных его уровнях, управления производительностью погружного насоса и дебитом нефтедобычи с учетом наиболее благоприятных условий нефтеотдачи пласта.

Изобретение относится к добыче нефти и может быть применено при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной. Установка содержит колонну НКТ, размещенную в обсадной трубе скважины, образующие межтрубное пространство, пакер, глубинный электроприводной насос, электрический погружной кабель, проходящий через пакер, и регулирующее запорно-перепускное устройство, последнее выполнено в цилиндрическом корпусе, установленном в пакере и ограниченном с торцов муфтами перекрестного течения флюидов из пластов скважины.

Изобретение относится к рабочим кабелям для размещения в углеводородных скважинах. Техническим результатом является обеспечение возможности использования кабеля в сверхглубоких скважинах.

Изобретение относится к исследованию скважин и может быть использовано для непрерывного контроля параметров в скважине. Техническим результатом является упрощение конструкции системы наблюдения за параметрами в скважине.

Изобретение относится к системам передачи высокочастотных данных и/или мощности, подходящих для скважинного использования, и включает соединительные муфты для сигналов/мощности, участки линии передачи и повторители сигнала.

Изобретение относится к добыче нефти. Установка содержит размещенные в обсадной трубе скважины колонну НКТ, электроприводной насос, силовой кабель и устройство одновременно-раздельной эксплуатации пластов, выполненное в корпусе, состоящее из блоков регулирования и учета дебита пласта, включающих регулировочные клапаны (РК) и контрольно-измерительные приборы (КИП).

Изобретение относится к бурению скважины и может быть использовано для контроля забойных параметров и каротаже в процессе бурения. Техническим результатом является повышение качества исследования скважины за счет увеличения надежности передачи информации от забоя на поверхность.

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи.

Изобретение относится к бурильной колонне. Бурильная колонна содержит два элемента, которые соединены друг с другом разъемно и жестко в отношении поворота.

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к универсальному переходнику для бурильного двигателя, имеющего провода или порты. Узел нижней части бурильной колонны содержит забойный двигатель, расположенный на бурильной колонне и имеющий ротор и статор, причем в роторе выполнено первое отверстие, шпиндель, расположенный снизу от скважинного двигателя, в котором выполнено второе отверстие, вал, в котором выполнено третье отверстие и который имеет первый и второй концы, причем первый конец соединен с ротором посредством первого универсального переходника, при этом второй конец соединен со шпинделем посредством второго универсального переходника, и внутренний стержень, расположенный в третьем отверстии вала, причем внутренний стержень имеет внутренний проход и имеет третий и четвертый концы, при этом третий конец герметизирует сообщение внутреннего прохода с первым отверстием ротора, а четвертый конец герметизирует сообщение внутреннего прохода со вторым отверстием шпинделя. Обеспечивается передача сигнала с датчиков, подача питания внутри вращающихся элементов узла. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для наземной передачи в пределах буровой площадки информации, получаемой от скважинной аппаратуры и от различных наземных датчиков, установленных на буровой площадке, и используется для контроля и управления процессом бурения в реальном режиме времени. Техническим результатом является обеспечение оперативного мониторинга удаленных регистрирующих приборов, распределенных на буровой площадке, повышение надежности системы наземной передачи информации и удобства в эксплуатации. Предложен способ наземного приема-передачи информации в процессе бурения, включающий прием данных от датчиков забойной телеметрической системы, наземную передачу данных с последующей дешифрацией и передачей данных на регистрирующие приборы потребителей информации. При этом передачу данных осуществляют по проводам силовой электросети, питающей регистрирующие приборы потребителей информации и наземные датчики, установленные на буровой площадке и насосном оборудовании. Кроме того приемники информации от датчиков забойной телеметрической системы, наземные датчики, базовый компьютер и приемники информации регистрирующих приборов потребителей информации снабжают электросетевыми PLC-модемами со встроенным сетевым протоколом, включающим интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети. Предложено также устройство для осуществления указанного способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области каротажа в процессе бурения скважин и предназначено для передачи сигналов измерения из скважины на поверхность по беспроводному каналу связи. Техническим результатом является упрощение технологии передачи сигналов с забоя скважины, повышение скорости и информативности передающего сигнала. Предложен способ передачи информации из скважины по электрическому каналу связи, включающий возбуждение электрического тока в колонне металлических труб в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и регистрацию на поверхности изменения напряжения, вызванного пульсацией тока в трубе. При этом полезным сигналом служит изменение напряжения на зажимах приемной цилиндрической катушки, являющегося функцией переменного тока, текущего в трубе возбуждаемого при помощи переменной ЭДС, приложенной к диэлектрической вставке. Предложено также устройство для осуществления указанного способа, которое содержит источник переменного тока, подсоединенный к колонне металлических труб в скважине, разделенных диэлектрической вставкой на верхнюю и нижнюю части, и наземную цилиндрическую приемную катушку с магнитопроводом в виде коаксиально установленного колонне труб полого цилиндра. При этом приемных катушек может быть несколько, установленных друг над другом и снабженных полосовыми усилителями, выходы которых суммируются на входе регистратора напряжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении каротажных работ. Заявлены способы и системы для скважинной телеметрии с использованием прибора, сконфигурированного или спроектированного для развертывания в буровой скважине, пересекающей подземный пласт. Прибор включает в себя скважинный телеметрический модуль, наземный телеметрический модуль и линию передачи данных между скважинным и наземным модулями, сконфигурированную или спроектированную для передачи данных по одному или нескольким каналам передачи данных с использованием по меньшей мере одной телеметрической схемы, выбранной из множества телеметрических схем на основании по меньшей мере одного скважинного параметра. Технический результат - повышение качества передачи разведочных данных. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для снабжения электроэнергией автономной скважинной аппаратуры. Техническим результатом является повышение надежности генератора и снижение трудоемкости проведения ремонтных и профилактических работ. Генератор, внешний статор, размещенный в герметичном корпусе, внутренний ротор, установленный на валу генератора с подшипниками качения в герметичной полости, заполненной смазочно-охлаждающей жидкостью, и уплотнительные элементы. При этом герметичный корпус генератора разделен на три герметичных контура - электрический, кинематический и защитный. Электрический контур статора снабжен собственной диафрагмой-компенсатором, заполнен диэлектрической охлаждающей жидкостью и отделен от кинематического контура экраном из немагнитного материала. Кинематический контур подшипников заполнен смазочной жидкостью и отделен системой манжетных уплотнений и внутренней диафрагмой от защитного контура компенсатора торцевого уплотнения, заполненного смазочной жидкостью в объеме, ограниченном наружной диафрагмой. Электрический контур заполнен диэлектрической охлаждающей жидкостью без избыточного давления, кинематический контур заполнен смазочной жидкостью без избыточного давления, защитный контур заполнен смазочной жидкостью с избыточным давлением. Кроме того, защитный контур может быть заполнен смазочной жидкостью, имеющей более высокую вязкость и высокое поверхностное натяжение по сравнению со смазочной жидкостью кинематического контура. Нулевая точка обмоток статора соединена с корпусом через пробку-контакт. Система заправки защитного и кинематического контуров содержит золотник для переключения заправляемых контуров при вакуумировании и закачивании смазочной жидкости. Жесткость диафрагм электрического и кинематического контуров выше, чем жесткость наружной диафрагмы защитного контура. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх