Способ наземного приема-передачи информации в процессе бурения и устройство для его реализации


 


Владельцы патента RU 2527962:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ВНИИГИС-Забойные телеметрические комплексы" (ООО НПФ "ВНИИГИС-ЗТК") (RU)

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 бурения скважин и предназначено для наземной передачи в пределах буровой площадки инклинометрической и геофизической информации, и технологических параметров в процессе бурения, получаемых от скважинной аппаратуры и от различных наземных датчиков, установленных на буровой установке и насосном оборудовании, и используется для контроля и управления процессом бурения в реальном режиме времени.

Известно устройство для контроля и регистрации инклинометрической информации и технологических параметров процесса бурения, в котором получаемая информация от скважинной аппаратуры на наземный пульт бурильщика передается по радиоканалу. Станция контроля процесса бурения «Леуза-2» с беспроводной связью предназначена для непрерывного контроля и регистрации технологических параметров в процессе бурения (www.npf-geofizika.ru/leuza).

Необходимым условием для осуществления надежной радиосвязи между передающей и приемной антеннами является отсутствие металлических преград между ними, что ограничивает зону действия радиоканала. Кроме того, типичные мощности коммерческих применений, рекомендуемые Минкомсвязи РФ, не должны превышать 1 Вт, а в ряде случаев 10 мВт, что также ограничивает зону действия радиоканала.

Известна телекоммуникационная технология передачи данных по силовым линиям электросети PLC (Power Line Communication), предусматривающая подключение к электросети любого информационно-измерительного устройства с использованием PLC-модема и позволяющая использовать уже имеющуюся инфраструктуру проложенных силовых электросетей (PLC-технологии. Ч.1. Охрименко В. - Электронные компоненты, 2009, №10, стр.58-60 и PLC-технологии. Ч.2. Охрименко В. - Электронные компоненты, 2009, №11, стр.50-53).

Современная PLC-технология, вобравшая передовые достижения в области цифровой обработки сигналов и помехоустойчивого кодирования, достигла нового качественного уровня приема-передачи данных и в настоящее время получила широкое распространение в мире, благодаря многим преимуществам перед другими проводными и беспроводными технологиями. В отличие от беспроводных методов, PLC-технология не имеет ограничений, связанных с зоной прямой видимости и дальностью передачи. Кроме того, это эффективная и легко реализуемая технология для многих приложений, в частности может применяться в топливно-энергетическом комплексе, электроэнергетике и в промышленных системах передачи данных и сбора информации от различных датчиков и приборов. Благодаря простоте реализации и мобильности устройств на ее базе приносит значительную экономическую выгоду.

В состав PLC-системы входят передатчик, приемник, транспортная среда и сигнал. В типовой PLC-системе передатчик модулирует и вводит сигнал в линию электропередачи. Приемник на другом конце линии связи демодулирует сигнал и извлекает из него данные.

К числу факторов, которые влияют на характеристики и надежность PLC-системы, относятся уровень передаваемого сигнала, шум в линии электропередачи, импеданс сети, используемый протокол и чувствительность приемника.

Известен комплекс наземной телеметрии системы бурения «Азимут 02» (ООО «Телекоммуникации ГА», г.Уфа), в котором передача забойной информации из зоны бурения в технологическую зону на монитор бурильщика и монитор оператора осуществляется посредством комплекта соединительных кабелей (www.catelecom.ru). Комплекс предназначен для получения телеметрических данных от подземного зонда установки направленного бурения с гидравлическим каналом передачи данных.

«Азимут 02» включает блок питания и защиты, интерфейсный блок, мониторы бурильщиков, комплект соединительных проводов.

В процессе работы производят прием пакетов инклинометрических данных от зонда бурильной установки, передачу данных по комплекту соединительных проводов с последующей дешифрацией и передачей данных на мониторы бурильщиков.

Использование комплекта соединительных кабелей для электрического соединения наземных приборов требует обеспечения защиты от действия агрессивных сред и искробезопасности. Кроме того, соединение наземных приборов кабелями связи ограничивает их перемещение на расстояние, превышающее длину кабелей, что вызывает неудобство при передислокации буровой установки.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение оперативного мониторинга удаленных регистрирующих приборов, распределенных на буровой площадке, повышение надежности системы наземной передачи информации и удобства в эксплуатации.

Указанная задача решается тем, что в способе наземного приема-передачи информации в процессе бурения, содержащем прием данных от датчиков забойной телеметрической системы (ЗТС), наземную передачу данных с последующей дешифрацией и передачей данных на регистрирующие приборы операторов, технологов, бурильщиков и бурового мастера (обозначенные далее как «потребители информации»), осуществляют передачу данных по проводам силовой электросети, питающей регистрирующие приборы потребителей информации, в том числе наземные измерительные датчики, которые регистрируют глубину, вес на крюке, обороты ротора, обороты лебедки, газоанализаторы и т.д., установленные на буровой площадке и насосном оборудовании, в состав которых могут входить: датчик ходов насоса, ультразвуковые расходомеры и т.д. (обозначенные далее как «наземные датчики»). При этом на выходе приемника информации от датчиков ЗТС, выходе наземных датчиков, являющимися «источниками информации», и на входе приемника информации регистрирующих приборов (обозначенные далее как «приемник потребителей информацией») устанавливают электросетевые PLC-модемы со встроенным сетевым протоколом, включающем интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети.

Заявляется устройство для наземного приема-передачи информации в процессе бурения, содержащее базовый компьютер и приемники потребителей информации, входящие в наземный комплекс приборов с базовым компьютером, регистрирующих информацию, полученную из скважины, от наземных измерительных датчиков, установленных на буровой площадке и насосном оборудовании («наземные датчики»). Указанный комплекс приборов и наземные датчики подключены к силовой электросети питания, при этом на выходе приемника информации, полученной из скважины, выходе наземных датчиков, на входе базового компьютера и на входе приемников потребителей информации установлены электросетевые PLC-модемы со встроенным сетевым протоколом, включающем интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети (далее обозначенные как «PLC-модемы»). При этом базовый компьютер снабжен прикладной программой, обеспечивающей согласованное взаимодействие источников и потребителей информации с помощью электросетевых PLC-модемов.

На чертеже представлена информационно-управляющая система на основе PLC-технологии, включающая комплекс наземных измерительных датчиков и регистрирующей аппаратуры, объединенных через PLC-сеть.

В комплекс на буровой площадке входит ЗТС (поз.1), передающая скважинную информацию на наземные регистрирующие приборы, установленный на буровой 2 пульт бурильщика 3, комплекс обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой устройства сопряжения с объектом (УСО) 4 и базового компьютера 5, снабженного прикладной программой, обеспечивающей согласованный информационный обмен данными от источников и потребителей информации, объединенных PLC-сетью, при помощи PLC-модема 6, установленного на входе базового компьютера 5 и подключенного в розетку 7 силовой электросети 8, которые установлены в вагончике оператора 9.

Таким же образом подключены регистрирующие приборы в вагончике 10, в котором расположен компьютер с монитором 11 технолога или бурового мастера (потребители информации), вход которого подключен через такой же PLC-модем 12 к розетке 13 силовой электросети 8.

Датчики насосов 14 также подключены через такой же PLC-модем 15 в розетку 16 силовой электросети 8.

Входы УСО 4 соединены кабелем 17 с заземлителем 18 и кабелем 19 с буровой 2. PLC-модем 6 установлен на выходе приемника информации, поступающей от ЗТС 1. PLC-модем 20 установлен на выходе наземных датчиков 21 (датчики глубины, нагрузки на крюке и т.д.) и подключен через розетку 22 к силовой электросети 8. PLC-модем 15 установлен на выходе датчиков насосов 14 (датчик ходов насоса, ультразвуковые расходомеры и т.д.). PLC-модем 12 установлен на входе приемника информации, расположенного в вагончике 10. PLC-модем 23 пульта бурильщика 3 подключен к розетке 24 силовой электросети 8. Таким же образом могут подключаться все находящиеся в пределах буровой площадки различные интеллектуальные приборы учета и измерения, исполнительные устройства и регистрирующие приборы других потребителей информации.

Заявляемый способ реализуется в процессе работы устройства, представленной ниже.

При подготовке к работе все компьютеры (5, 11), находящиеся в пределах буровой площадки, подключают через свои PLC-модемы (6, 12) к розеткам (7, 13) силовой электросети 8, присутствующей на буровой. К этой же электросети 8 подключают через такие же PLC-модемы (20, 15, 23) все наземные датчики и пульт бурильщика 3.

Во время бурения ЗТС 1 передает на поверхность информацию в виде электрического сигнала, который принимается антенной связи (заземлитель 18 - буровая 2) и поступает по кабелю 17 и 19 на входы УСО 4, где сигнал фильтруется, усиливается, оцифровывается и передается на компьютер с монитором 5 в вагончике 9. В свою очередь, принятая информация после программной обработки в базовом компьютере 5 передается через управляемый программным модулем PLC-модем 6, подключенный к розетке 7 силовой электросети 8, на пульт бурильщика 3, который подключен к соединенному с силовой электросетью 8 своему PLC-модему 23.

Базовый компьютер 5 преобразует собранную информацию в цифровую форму для хранения и передачи по силовой электросети 220/380 В потребителям информации в режиме реального времени.

Программа, заложенная в программном модуле базового компьютера, 5 отвечает за маршрутизацию информационных данных по всей силовой электросети, что позволяет оперативно решать задачи по контролю и управлению процессом направленного бурения.

Эта же информация, в свою очередь, поступает на монитор 11 технолога или бурового мастера, расположенный в вагончике 10. Информация поступает по силовой электросети 8, к которой подключен свой PLC-модем 12 для взаимодействия с компьютером технолога или бурового мастера, расположенного в вагончике 10. По той же силовой электросети 8 информация от датчиков насосов 14 и от датчиков 21, которые снабжены на выходе своими PLC-модемами (15, 20), поступает на монитор оператора в вагончике 9 и на монитор 11 технолога или бурового мастера в вагончике 10. Таким же образом могут получать информацию все другие потребители в пределах буровой площадки.

Отличие заявленного изобретения от прототипа заключается в том, что в нем отсутствует система специальных соединительных проводов между измерительными датчиками и регистрирующими приборами, что позволяет упростить комплекс наземной передачи информации в процессе бурения, повысить его надежность и обеспечить оперативную передислокацию.

Применение PLC-технологии при наземной передаче скважинной информации обеспечивает уникальный метод использования уже имеющейся инфраструктуры силовой линии электропередачи на буровой, избавляя от необходимости использовать дополнительные провода для передачи информационных данных. В результате сокращается время развертывания регистрирующего наземного оборудования, что отвечает современным требованиям нефтяных компаний по увеличению коммерческой скорости бурения.

PLC-технология открывает новые возможности при организации «интеллектуальной буровой», где все электротехническое и электронное оборудование подключено к единой информационной сети с возможностью централизованного управления.

PLC-технология позволяет создавать недорогие, эффективные и гибкие технологические информационные сети сбора, хранения информации и обмена данными в реальном масштабе времени.

1. Способ наземного приема-передачи информации в процессе бурения, включающий прием данных от датчиков забойной телеметрической системы (ЗТС), наземную передачу данных с последующей дешифрацией и передачей данных на регистрирующие приборы потребителей информации, отличающийся тем, что осуществляют передачу данных по проводам силовой электросети, питающей регистрирующие приборы потребителей информации, а также наземные датчики, установленные на буровой площадке и насосном оборудовании, при этом приемники информации от датчиков ЗТС, наземные датчики, («источники информации»), базовый компьютер и приемники информации регистрирующих приборов потребителей информацией снабжают электросетевыми PLC-модемами со встроенным сетевым протоколом, включающем интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети.

2. Устройство для наземного приема-передачи информации в процессе бурения, содержащее базовый компьютер и приемники потребителей информации, входящие в наземный комплекс приборов, регистрирующих информацию, полученную из скважины и от наземных датчиков («источников информации»), отличающееся тем, что указанный комплекс приборов и наземные датчики подключены к силовой электросети питания, при этом на выходе источников информации, на входе базового компьютера и на входе приемников потребителей информации установлены электросетевые PLC-модемы со встроенным сетевым протоколом, включающем интерфейсный блок и программные модули сопряжения для приема-передачи данных по силовой электросети, а базовый компьютер снабжен прикладной программой, обеспечивающей согласованное взаимодействие источников и потребителей информации с помощью электросетевых PLC-модемов.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и устойчивости к помехам.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к области передачи данных в энергосистеме и предназначено для более эффективного использования недетерминированных каналов передачи данных, для обмена операционными данными в режиме реального времени между удаленными местами и электростанцией.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности двунаправленного обмена информацией.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системе передачи информации по распределительным электрическим сетям, состоящим из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых подключены к участкам шинных проводников на трансформаторных и распределительных подстанциях сети.

Изобретение относится к передаче данных по линии электропередач (ДЛЭ) и предназначено для расширения полосы пропускания системы ДЛЭ. .

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.

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.

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 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.
Наверх