Модуль погружной (варианты) и система передачи питания (варианты)



Модуль погружной (варианты) и система передачи питания (варианты)
Модуль погружной (варианты) и система передачи питания (варианты)
Модуль погружной (варианты) и система передачи питания (варианты)

 


Владельцы патента RU 2571867:

Акционерное общество "Ижевский радиозавод" (RU)

Предлагаемые технические решения относятся к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам и устройствам приема/передачи информации и электрической энергии к исполнительным приборам и механизмам при эксплуатации скважин для добычи флюида. Система передачи питания содержит блок наземный (БН), подключенный к модулю погружному (МП) по цепи питания погружного электродвигателя для передачи энергии малой мощности для функционирования МП и двунаправленной передачи данных. БН содержит источник питания (ИП), устройство управления блока наземного (УУБН) и монитор тока (МТ), а МП содержит устройство питания и передачи данных (УПД) и устройство управления модуля погружного (УУМП), обрабатывающего данные хотя бы одного измерительного устройства. При этом БН содержит дополнительный источник питания (ДИП) и мультиплексор, причем первый вход/выход мультиплексора является входом/выходом БН, к второму входу/выходу мультиплексора подключен вход/выход МТ, к первому входу мультиплексора подключен первый выход УУБН, к второму входу - выход ДИП, второй выход УУБН подключен к входу ИП, выход ИП - к входу МТ, а выход МТ - к входу УУБН. В первом варианте исполнения системы и МП последний содержит демультиплексор для выделения поступающей на его первый вход/выход (вход/выход МП) энергии большой мощности. Второй вход/выход демультиплексора подключен к второму входу/выходу УПД, выход подключен к входу преобразователя электрической энергии (ПЭ), а вход - к выходу УУМП, второй вход/выход которого подключен к входу/выходу ПЭ, выход которого является выходом МП. Во втором варианте исполнения системы и МП последний содержит блок погружной (БП) и блок выносной (БВ), соединенные каналом передачи питания и данных. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предлагаемые технические решения относятся к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам и устройствам приема/передачи информации и электрической энергии к исполнительным приборам и механизмам при эксплуатации скважин для добычи флюида (многофазной среды - смеси нефти, попутной воды и попутного газа), обслуживания и исследования скважин.

В настоящее время для приведения в действие установленных внутри скважины устройств, функционирование которых требует большого количества энергии (оборудование для очистки скважин, установки пакеров и т.п.), используют различные методы.

Распространены системы, в которых работа энергоемких устройств обеспечивается подключением их непосредственно к наземным устройствам, что требует больших материальных и технологических затрат на укладку дорогостоящего кабеля и высокую вероятность повреждения кабеля при спуске установки в скважину.

Известна интеллектуальная система управления добычей углеводородов (патент №2440488, «Способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин и устройство для его реализации», приоритет 24.08.2009, ООО «ГЕОНИК», г. Казань), устанавливаемая на уровне пласта и содержащая блок анализа и логики, управляющий исполнительным устройством (электроклапан - устройство для регулирования добычи из нижнего пласта), исходя из результатов анализа замеров технологических параметров скважин измерительным устройством (измерительный преобразователь - датчик). Система включает также автономный источник питания, обеспечивающий функционирование всех ее устройств и механизмов. Организация временной связи с наземным оборудованием для получения параметров скважины, данных о работе автономной системы и отдельных ее устройств, для подзарядки источника питания необходимо остановить все оборудование скважины, прекращая добычу флюида, спустить кабель в скважину и подключить его к системе на уровне ее установки, что требует больших затрат, приводит к простою.

Известна Система управления добычей углеводородного сырья (патент №2487994, приоритет 19.07.2011, ООО "Научно-исследовательский институт технических систем "Пилот", г. Уфа), в которой от наземного источника дистанционного питания по независимой сигнальной цепи передают питание на блок погружной (БП), содержащий усилитель, источник питания и блок контроля скважинный. Источник питания БП обеспечивает преобразование электрической энергии дистанционного питания для энергообеспечения функционирования всей скважинной аппаратуры, а также осуществляет подавление наведенных в сигнальной цепи электромагнитных помех. По этой же цепи осуществляют прием/передачу информации на блок контроля скважинный. Сигнальная цепь образована транзитным изолированным проводником, проложенным между пакетом статора и корпусом погружного электродвигателя (ПЭД), соединенным, с другой стороны, через узел токоввода с сигнальной жилой погружного кабеля, которая в наземной части подключается к источнику дистанционного питания и к приемопередающему блоку. Питание ПЭД осуществляют по другой цепи, независимой от сигнальной цепи. Сигнальная цепь может быть продлена для подключения другого оборудования, размещенного ниже УЭЦН, путем транзита этой цепи через скважинную часть системы для организация измерений и управление исполнительными механизмами, расположенными в других областях скважинного пространства. Недостатком данного технического решения является необходимость прокладки дополнительной сигнальной жилы в погружном кабеле, что требует применения нестандартных дорогих кабелей и специализированных узлов герметичного ввода кабеля в ПЭД, также необходимы дополнительные трудозатраты по проводке отдельной дополнительной жилы в статоре ПЭД, что в сумме требует значительных материальных затрат.

Известны различные системы (патент на изобретение №2509888 «Способ мониторинга внутрискважинных параметров (варианты) и система управления процессом добычи нефти», опубл. 20.03.2014 г.; патент на полезную модель №67636 «Система передачи телеметрической информации», опубл. 27.10.07 г.; патент на полезную модель №144124 «блок погружной», опубл. 10.08.14 г.; Система погружной телеметрии Триол ТМ-01-06, корпорация «ТРИОЛ», г. Харьков, UA, http://www.trioloil.ru/index.php?id=35 и др.), в которых питание и прием/передача информации к погружному модулю с измерительными приборами осуществляется по цепи питания ПЭД от наземного блока. Недостатком систем является ограничение предела передаваемых мощностей по цепи питания и как следствие - невозможность обеспечения работы энергоемких приборов и механизмов, установленных в скважине.

Ближайшим аналогом предлагаемой системы передачи питания является система передачи телеметрической информации (патент на изобретение №2230187, опубл. 10.06.2004 г.), содержащая блок наземный (БН) и подземное передающее устройство (ПУ). БН содержит источник питания, управляющее устройство для приема, обработки данных от ПУ и передачи команд на ПУ и монитор тока. Последний реализован в данном случае на двух резисторах и электронном ключе, но может быть выполнен любым другим способом (например, по патенту №67636, опубл. 27.10.07). Подземное устройство является ближайшим аналогом заявляемого модуля погружного и содержит подключенное к вводу/выводу ПУ устройство питания и передачи данных, двунаправлено соединенное с устройством сбора и передачи информации (устройство управления), к входам которого подключены измерительные устройства. Питание от источника питания БН на устройство питания и передачи данных и измерительные устройства ПУ поступает по цепи питания погружного электродвигателя (ПЭД): ввод/вывод БН - электрический кабель - ПЭД - ввод/вывод ПУ. По этой же цепи осуществляют прием/передачу данных от ПУ к БН. Устройство питания и передачи данных по данному патенту состоит из резисторов, стабилизатора напряжения, электронный ключа, но может быть реализовано любым другим известным способом (патент №67636).

Система обеспечивает работу устройства приема и обработки данных и измерительных устройств, входящих в состав самого ПУ, а также подключенных к нему, для мониторинга внутрискважинных параметров. Система не обеспечивает возможность подключения к ПУ энергоемкого оборудования. Предел передаваемых мощностей по кабелю питания ПЭД ограничен. Это связано с тем, что приходится иметь относительно высокое выходное сопротивление источника питания для выделения в ПУ передаваемого сигнала телеметрии на фоне передачи энергии по питающему кабелю. Кроме того, неравномерное потребление энергии силовой нагрузки энергоемкими устройствами создает помехи в линии питания ПЭД и делает невозможной передачу данных.

Задачей технического решения является создание системы передачи питания (электрической энергии) и модуля погружного, позволяющих передавать данные и обеспечивать функционирование хотя бы одного подключенного к модулю погружному устройства высокой мощности, что позволит существенно повысить технологичность и надежность подключения таких исполнительных устройств, значительно уменьшить стоимость систем в целом за счет сокращения длины кабеля для передачи питания.

Для решения задачи служит модуль погружной (МП) в двух вариантах исполнения, на вход/выход которого по цепи питания ПЭД поступают данные и напряжение питания, достаточное для обеспечения управления и функционирования МП и подключенных к нему устройств (хотя бы одного измерительного и хотя бы одного исполнительного). МП содержит демультиплексор, который служит для:

- выделения питания для упомянутого внешнего исполнительного устройства с последующим преобразованием выделенной электрической энергии в механическую, тепловую и/или электрическую энергию, которую передают к упомянутому устройству. Причем упомянутое преобразование регулируют устройством управления МП (например, в зависимости от состояния скважины по данным измерительных устройств, либо по поступившим на вход МП командам),

- передачи данных для устройства управления МП (УУМП) и питания для функционирования УУМП и упомянутое измерительное устройство.

Первый вариант МП. Первый вход/выход демультиплексора является входом/выходом МП, через который по цепи питания погружного электродвигателя осуществляют подачу энергии для функционирования МП и подключенного к нему хотя бы одного измерительного устройства и двунаправленную передачу данных, а также подачу энергии (питания), достаточной для функционирования хотя бы одного подключенного к МП внешнего исполнительного устройства (УИсп) (в том числе энергии большой мощности). МП содержит устройство питания и передачи данных (УПД), первый вход/выход которого подключен к первому входу/выходу устройства управления модуля погружного (УУМП), обрабатывающего данные, поступающие с упомянутого измерительного устройства. При этом МП содержит демультиплексор для выделения поступающей на его первый вход/выход энергии для упомянутого УИсп и передачи этой энергии через выход демультиплексора к упомянутому УИсп. Первый вход/выход демультиплексора является входом/выходом МП, второй вход/выход демультиплексора подключен к второму входу/выходу УПД, вход подключен к выходу УУМП, управляющего через второй вход/выход функционированием упомянутого УИсп. При этом внешний УИсп состоит из ПЭ и Мех. УИсп.

Предпочтительно, чтобы в Модуле погружном к выходу демультиплексора был подключен вход преобразователя электрической энергии (ПЭ), а к второму входу/выходу УУМП был подключен вход/выход ПЭ, имеющего хотя бы один выход для подключения механизма УИсп (Мех. УИсп). В этом случае ПЭ входит в состав МП.

Второй вариант МП. Через вход/выход МП по цепи питания погружного электродвигателя осуществляют подачу энергии для функционирования всего МП и подключенных к нему измерительных устройств и двунаправленную передачу данных, а также подачу энергии (питания), достаточной для функционирования хотя бы одного подключенного к МП внешнего исполнительного устройства (в том числе энергии большой мощности). МП состоит из блока погружного (БП) и блока выносного (БВ). БП содержит УПД, УУМП, демультиплексор для выделения поступающей на его первый вход/выход (вход/выход МП) энергии, достаточной для функционирования упомянутого УИсп и передачи этой энергии через выход демультиплексора на вход канала передачи питания и данных блока погружного (КПБП). Первый вход/выход УПД подключен к первому входу/выходу УУМП, обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства. Второй вход/выход демультиплексора подключен к второму входу/выходу УПД, выход демультиплексора подключен к входу канала передачи питания и данных блока погружного (КПБП), а вход - к выходу УУМП, второй вход/выход которого подключен к первому входу/выходу КПБП, второй вход/выход которого является вторым входом/выходом БП, подключенным к входу/выходу БВ.

БВ содержит канал передачи питания и данных блока выносного (КПБВ), первый вход/выход которого является входом/выходом БВ, а второй вход/выход подключен к входу/выходу устройства управления блока выносного (УУБВ), обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного дополнительного измерительного устройства. Энергия для функционирования упомянутого УИсп поступает с выхода КПБВ, а УУБВ через свой выход управляет функционированием упомянутого УИсп.

Предпочтительно, чтобы в Модуле погружном к выходу КПБВ был подключен вход преобразователя электрической энергии (ПЭ), а к выходу УУБВ был подключен второй вход ПЭ, имеющего хотя бы один выход для подключения механизма упомянутого УИсп (Мех. УИсп). Выход ПЭ является выходом БВ и МП. В этом случае ПЭ входит в состав МП.

Такая компоновка МП позволяет располагать БВ (и подключенные к нему механизмы) произвольно по отношению к БП и двигателю при минимально возможной длине дополнительного кабеля между БП и БВ.

Предпочтительно, чтобы БП имел хотя бы один дополнительный вход/выход для подключения соответствующего дополнительного БВ.

Возможно подключение к демультиплексору (непосредственно в первом варианте либо через к КПБП и КПБВ во втором варианте) хотя бы одного дополнительного ПЭ, управляемого УУМП (по первому варианту) либо УУБВ (по второму варианту). Кроме того, возможно наличие в ПЭ хотя бы одного дополнительного выхода для подключения соответствующего дополнительного исполнительного устройства.

Для решения задачи служат два варианта системы передачи питания (Система), в которой для обеспечения функционирования энергоемких исполнительных устройств блок наземный (БН) содержит мультиплексор для обеспечения совместной передачи с разделением в частотной и/или временной области данных от устройства управления БН (УУБН), энергии малой мощности источника питания (ИП), а также дополнительной энергии большой мощности от дополнительного источника питания (ДИП) высокой мощности по цепи питания ПЭД: ввод/вывод БН - электрический кабель - ПЭД - ввод/вывод модуля погружного (МП), содержащего демультиплексор для:

- выделения переданной энергии, преобразования выделенной электрической энергии в механическую, тепловую и/или электрическую энергию и передачи ее к исполнительному устройству, подключенному к МП. Причем упомянутое преобразование регулируют устройством управления МП,

- выделения и передачи данных для устройства управления МП (УУМП) и питания для функционирования УУМП и хотя бы одного измерительного устройства.

При этом в БН первый вход/выход мультиплексора является входом/выходом БН. Первый выход УУБН подключен к первому входу мультиплексора, а второй - к входу ИП. Выход ИП подключен к входу монитора тока (МТ), выход которого подключен к входу УУБН, а вход/выход МТ подключен к второму входу/выходу мультиплексора, к второму входу которого подключен выход ДИП. Возможен обмен данными УУБН с внешними устройствами.

В первом варианте исполнения Системы МП выполнен по первому описанному варианту, во втором - по второму варианту МП.

В предлагаемых технических решениях УУБН, УУМП, УУБВ могут быть реализованы программно на различных программируемых устройствах, удовлетворяющих габаритам БН и МП.

Мультиплексор, демультиплексор, КПБП, КПБВ могут быть реализованы аппаратно (электромеханическими устройствами) либо программно-аппаратно для снижения аппаратных требований и алгоритмического упрощения программного обеспечения УУБН, УУМП, УУБВ.

УИзм и ДУИзм могут быть как встроены в МП (в БП и БВ во втором варианте исполнения), так и быть самостоятельными устройствами, подключенными через входы МП к УУМП (УУМП и УУБВ).

В качестве ПЭ используются широкоизвестные устройства, которые могут быть встроены в УИсп.

Далее работа каждого из вариантов модуля погружного будет описана в составе соответствующей системы передачи питания в предпочтительном варианте исполнения.

Фиг. 1 - первый вариант исполнения системы передачи питания с первым вариантом модуля погружного в одном из предпочтительных вариантов исполнения.

Фиг. 2 - второй вариант исполнения системы передачи питания со вторым вариантом модуля погружного в одном из предпочтительных вариантов исполнения.

Представленная на Фиг. 1 Система передачи питания в первом варианте (далее - Система 1) содержит блок наземный 1 (БН), в котором первый вход/выход мультиплексора 2 является входом/выходом БН. БН содержит также устройство управления блока наземного 3 (УУБН), первый выход которого подключен к первому входу мультиплексора 2, а второй - к входу источника питания 4 (ИП). Выход ИП подключен к входу монитора тока 5 (МТ), выход которого подключен к входу УУБН 3, а вход/выход - к второму входу/выходу мультиплексора 2, к второму входу которого подключен выход дополнительного источника питания 6 (ДИП).

Первый вариант модуля погружного 7 (МП) Системы 1 содержит демультиплексор 8, первый вход/выход которого является входом/выходом МП, подключенным по цепи питания ПЭД к входу/выходу БН для подачи энергии малой мощности от ИП БН, достаточной для функционирования МП, и двунаправленной передачи данных. Первый вход/выход Устройства питания и передачи данных (УПД) 9 подключен к первому входу/выходу устройства управления модуля погружного (УУМП) 10, второй вход/выход УПД 9 подключен к второму входу/выходу демультиплексора. На входы УУМП поступают данные от измерительных устройств 11 (УИзм). Выход УУМП подключен 10 к входу демультиплексора 8, к выходу которого подключен вход преобразователя электрической энергии 12 (ПЭ), выход которого является выходом МП и служит для подключения исполнительного устройства 13 (УИсп). К второму входу/выходу УУМП 10 подключен вход/выход ПЭ 12.

Мощность ДИП достаточна для функционирования подключенного к МП УИсп (в других исполнениях - нескольких УИсп).

Возможно наличие входа/выхода УУБН 3 (второго входа/выхода БН) для связи с внешним устройствам (на фиг. 1 не показан).

Возможно наличие дополнительных выходов ПЭ 12 для подключения дополнительных исполнительных устройств.

Конструктивно ИП и ДИП могут быть выполнены в виде одного устройства. ИП служит для обеспечения функционирования МП, УИзм, ДУИзм, а ДИП - для функционирования всех подключенных к МП УИсп.

Кроме того, УИсп может состоять из ПЭ и механизма УИсп (Мех. УИсп). Тогда выход демультиплексора и второй вход/выход УУМП являются в МП выходом и входом/выходом для подключения УИсп соответственно.

КПБП и КПБВ могут быть любыми (например, однопроводными либо с раздельными линиями для питания и передачи данных).

Логику работы системы осуществляют устройства управления, расположенные в БН и МП. Они же ведут мониторинг системы, включая согласование устройств управления, и параметров скважины через УИзм. Данные (в том числе команды) могут передаваться в обоих направлениях: БН-МП, МП-БВ. УУБН, например, передает в МП уставки работы МП, команды, запросы, данные для перепрограммирования УУМП, что упрощает обслуживание МП и системы в целом, и т.д.

Система передачи питания во втором варианте исполнения начинает работу при подаче необходимого напряжения питания на все устройства БН, требующие питания.

УУБН по заданному в нем алгоритму, в том числе с учетом телеметрических данных от МП, передает данные для УУМП. Для этого устройством УУБН через второй выход соответственно передаваемым данным модулируют в полосе частот Δf (полоса частот передаваемых данных) напряжение источника питания. Возможно модулирование данных в полосе частот Δf, не включающей fИП. Далее полученное переменное напряжение полосой частот (fИПUΔf) транзитом передают через МТ на второй вход/выход мультиплексора. При отсутствии данных («нулевые данные») на мультиплексор передают напряжение частоты fИП (Δf=0).

Таким образом, для передачи электрической энергии ИП («э») и данных («д») для МП, формируют поток энергии ИП с данными в полосе частот (fИПUΔf). В случае, когда нет необходимости подачи энергии к УИсп, поток энергии ИП с данными передают транзитом через мультиплексор на вход/выход БН.

При необходимости запуска УИсп (по принятым от МП данным в соответствии с результатами обработки данных УИзм, либо командам с входа/выхода УУБН и т.д.) УУБН через первый выход передает мультиплексору команду на формирование суммарного потока энергии из потока энергии ИП с данными и потока энергии ДИП («Э») частотой fДИП, подаваемой на второй вход мультиплексора. При этом ДИП выбирают таким, что fДИП отлична от частоты потока энергии ИП с данными и отличной от частоты fПЭД вращения ПЭД на Δf (вне полосы передачи данных).

То есть, при реализации мультиплексора для совместной передачи с частотным разделением полосы частот ΔfИП fДИП, не пересекаются Δf:

В случае, когда мультиплексор реализован для совместной передачи с временным разделением, частоты fДИП и ΔfИП могут пересекаться.

Таким образом, в Мультиплексоре объединяют разделенные во временной и(или) частотной области энергию ИП, данные для передачи в МП и энергию ДИП. Мультиплексор реализован по принципу ключа (фильтра - в случае частотного разделения), регулируемого УУБН. Переключением Мультиплексора через первый его вход осуществляют передачу, либо суммарного потока либо только потока энергии ИП с данными.

Далее суммарный поток энергии от ИП и ДИП либо только поток энергии ИП с данными передают с входа/выхода БН на вход/выход МП по кабелю питания ПЭД.

При передаче только потока энергии ИП с данными, последний через демультиплексор передают через УПД в УУМП, которое по модулированному сигналу распознает переданные данные для исполнения, а малую силовую нагрузку (энергию малой мощности от ИП) используют для питания всех устройств МП, требующих питания, в том числе УИзм (осуществляют любым известным способом).

Демультиплексор реализован соответственно способу передачи суммарного потока в мультиплексоре и работает также по принципу ключа (фильтра - в случае частотного разделения), регулируемого УУМП. При необходимости в соответствии с поступившими от БН данными УУМП через выход переключает демультиплексор для выделения потока энергии ДИП. Суммарный поток в демультиплексоре разделяют на поток энергии ИП с данными, который передают на УПД, и поток энергии большой мощности ДИП (большую силовую нагрузку) для УИсп. Большая силовая нагрузка в зависимости от реализации демультиплексора может включать дополнительную энергию ПЭД. Выделенную силовую нагрузку передают на вход ПЭ. При этом (возможно одновременно) УУМП через второй вход/выход передает команды для управления ПЭ (включение/выключение УИсп). По команде включения УИсп в ПЭ преобразуют поступающую нагрузку в механическую и(или) электрическую энергию в соответствии с типом УИсп и передает ее на выход МП, а по команде выключения прекращают работу УИсп.

Исходя из поступивших от УИзм данных УУМП управляет УИсп, а также формирует данные для передачи к БН. Далее в УПД в соответствии с этими данными модулируют потребляемый ток от ИП и передают его через демультиплексор по цепи питания ПЭД от МП к БН. Далее через мультиплексор и выход МТ в УУБН по изменению потребляемого тока от источника питания регистрируют данные от МП для дальнейшего использования.

Прямую и обратную передачу данных (от БН к МП и от МП к БН) могут осуществлять либо с частотным либо с временным разделением.

При передаче питания и/или данных с временным разделением осуществляют синхронизацию УУБН, УУМП.

Второй вариант Системы передачи питания.

Представленная на Фиг. 2 Система передачи питания во втором варианте (далее - Система 2) содержит БН 1, в котором первый вход/выход мультиплексора 2 является входом/выходом БН. БН содержит также УУБН 3, первый выход которого подключен к первому входу мультиплексора 2, а второй - к входу ИП 4. Выход ИП подключен к входу МТ 5, выход которого подключен к входу УУБН 3, а вход/выход - к второму входу/выходу мультиплексора 2, к второму входу которого подключен выход ДИП 6.

Второй вариант модуля погружного 7 (МП) Системы 2 состоит из блока погружного 14 (БП) и блока выносного 15 (БВ).

БП 14 содержит демультиплексор 8, УПД 9, УУМП 10 и канал передачи питания и данных блока погружного 16 (КПБП).

Первый вход/выход демультиплексора 8 является первым входом/выходом БП (входом/выходом МП в целом), подключенным по цепи питания ПЭД к входу/выходу БН для подачи энергии малой мощности для функционирования МП и двунаправленной передачи данных. Первый вход/выход Устройства питания и передачи данных (УПД) 9 подключен к первому входу/выходу устройства управления модуля погружного (УУМП) 10, второй вход/выход УПД 9 подключен к второму входу/выходу демультиплексора. На входы УУМП поступают данные от измерительных устройств 11 (УИзм). Выход УУМП подключен 10 к входу демультиплексора 8, к выходу которого подключен вход КПБП 16. К второму входу/выходу УУМП подключен первый вход/выход КПБП 16, второй вход/выход которого является вторым входом/выходом БП 14, подключенным к входу/выходу БВ 15.

БВ 15 содержит канал передачи питания и данных блока выносного 17 (КПБВ), первый вход/выход которого является входом/выходом БВ, второй вход/выход подключен к входу/выходу устройства управления блока выносного 18 (УУБВ). На входы УУБВ 18 поступают данные от дополнительных измерительных устройств 19 (ДУИзм). Первый вход ПЭ 12 подключен к выходу КПБВ 17, второй вход ПЭ 12 - к выходу УУБВ 18. Выход ПЭ 12 является выходом БВ (и МП в целом) и служит для подключения УИсп 13.

УИсп может состоять из ПЭ и механизма УИсп (Мех. УИсп). Тогда выход КПБВ выход УУБВ являются в МП первым и вторым выходами для подключения УИсп соответственно.

Логику работы системы осуществляют устройства управления, расположенные в БН, БП и БВ. Они же ведут мониторинг системы, включая согласование устройств управления и параметров скважины через УИзм, ДУИзм. Данные (в том числе команды) могут передаваться в обоих направлениях: БН-БП, БП-БВ, БН-БВ (через БП). УУБН, например, передает в МП уставки работы МП, команды, запросы, данные для перепрограммирования УУМП, УУБВ для упрощения обслуживания МП и системы в целом, и т.д..

Условия начала работы такие же, как для варианта 1.

В УУБН по заданному в нем алгоритму, в том числе с учетом телеметрических данных от МП формируют поток энергии ИП с данными для УУМП и/или УУБВ, как описано выше.

При необходимости запуска УИсп (по принятым от МП данным в соответствии с результатами обработки данных УИзм и ДУИзм, либо командам с входа/выхода УУБН и т.д.) формируют суммарный поток из потока энергии ИП с данными и потока энергии ДИП, как описано выше.

Далее суммарный поток энергии от ИП и ДИП либо только поток энергии ИП с данными передают с входа/выхода БН на вход/выход МП по кабелю питания ПЭД.

При передаче только потока энергии ИП с данными распознают, как описано выше, переданные данные для исполнения, а энергию от ИП используют для питания всех устройств МП, требующих питания, в том числе УИзм, ДУИзм.

При необходимости в соответствии с поступившими от БН данными УУМП через вход демультиплексора переключает его для выделения потока энергии ДИП. Суммарный поток в демультиплексоре разделяют на поток энергии малой мощности ИП с данными, который передают на УПД, и поток энергии большой мощности ДИП (большую силовую нагрузку) для УИсп. Выделенную большую силовую нагрузку передают на КПБП. При этом УУМП через второй вход/выход передает команды для управления ПЭ (включение/выключение УИсп). По каналу связи (КПБП-КПБВ) команды и нагрузку передают соответственно на УУБВ и ПЭ. По команде включения в ПЭ преобразуют поступающую нагрузку в механическую и(или) электрическую энергию в соответствии с типом УИсп и передает ее на выход МП, а по команде выключения прекращают работу УИсп.

Данные от ДУИзм поступают в УУБВ, где их преобразуют для передачи на УУМП через КПБВ и КПБП - по каналу связи между БВ и БП. На УУМП поступают также данные от УИзм. Исходя из поступивших данных УУМП управляет УУБВ, а также формирует данные для передачи. Далее в УПД в соответствии с этими данными модулируют потребляемый ток от ИП и передают его через демультиплексор по цепи питания ПЭД от МП к БН. Далее через мультиплексор и вход/выход МТ в УУБН по изменению потребляемого тока от источника питания регистрируют данные от МП для дальнейшего использования.

Прямую и обратную передачу данных могут осуществлять либо с частотным либо с временным разделением.

При передаче питания и/или данных с временным разделением осуществляют синхронизацию УУБН, УУМП, УУБВ.

Несмотря на то, что технические решения показаны и описаны со ссылкой на их конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.

Например, УУМП (по первому варианту) или УУБВ (по второму варианту) могут получать данные от подключенных к МП УИсп. При этом связь между МП и УИсп может быть любой (например, однопроводной либо с раздельными линиями для питания и передачи данных).

Таким образом, особенность предлагаемых в качестве изобретений Систем телеметрии заключается в том, что использован дополнительный источник питания высокой мощности, энергия от которого передается к исполнительному устройству через систему «мультиплексор - демультиплексор», разделяющую (в частотной или временной области) потоки энергии ИП с данными и поток энергии ДИП мощной нагрузки для исполнительных механизмов, что обеспечивает заявленный технический результат.

Кроме того, в обоих вариантах Системы невозможность запуска УИсп (в том числе отказ ДИП, ПЭ или УИсп) не ведет к отказу всей системы, сохраняется функционирование всех управляющих устройств Системы, в том числе прием/передача данных.

1. Модуль погружной (МП), через вход/выход которого по цепи питания погружного электродвигателя (ПЭД) осуществляют подачу энергии и двунаправленную передачу данных, содержащий устройство питания и передачи данных (УПД), первый вход/выход которого подключен к первому входу/выходу устройства управления модуля погружного (УУМП), обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства, отличающийся тем, что содержит демультиплексор для выделения поступающей на его первый вход/выход энергии, достаточной для функционирования хотя бы одного внешнего исполнительного устройства (УИсп), и передачи этой энергии через выход демультиплексора к упомянутому УИсп, причем первый вход/выход демультиплексора является входом/выходом МП, второй вход/выход демультиплексора подключен к второму входу/выходу УПД, вход подключен к выходу УУМП, управляющего функционированием упомянутого УИсп.

2. Модуль погружной по п. 1, отличающийся тем, что к выходу демультиплексора подключен вход преобразователя электрической энергии (ПЭ), а к второму входу/выходу УУМП подключен вход/выход ПЭ, имеющего хотя бы один выход для подключения механизма УИсп.

3. Модуль погружной (МП), через вход/выход которого по цепи питания ПЭД осуществляют подачу энергии и двунаправленную передачу данных, содержащий УПД, первый вход/выход которого подключен к первому входу/выходу УУМП, обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства, отличающийся тем, что содержит блок погружной (БП) и блок выносной (БВ),
причем БП содержит УПД, УУМП, а также демультиплексор для выделения поступающей на его первый вход/выход энергии, достаточной для функционирования хотя бы одного внешнего УИсп, и передачи этой энергии через выход демультиплексора на вход канала передачи питания и данных блока погружного (КПБП), причем первый вход/выход демультиплексора является первым входом/выходом БП и входом/выходом МП, второй вход/выход демультиплексора подключен к второму входу/выходу УПД, а вход - к выходу УУМП, второй вход/выход которого подключен к первому входу/выходу КПБП, второй вход/выход которого является вторым входом/выходом БП, подключенным к входу/выходу БВ,
причем БВ содержит канал передачи питания и данных блока выносного (КПБВ), первый вход/выход которого является входом/выходом БВ, а второй вход/выход подключен к входу/выходу устройства управления блока выносного (УУБВ),
обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного дополнительного измерительного устройства, причем энергия для функционирования упомянутого УИсп поступает с выхода КПБВ, а УУБВ управляет функционированием упомянутого УИсп.

4. Модуль погружной по п. 3, отличающийся тем, что к выходу КПБВ подключен первый вход ПЭ, а к выходу УУБВ подключен второй вход ПЭ, имеющего хотя бы один выход для подключения механизма УИсп.

5. Система передачи питания, содержащая блок наземный (БН), подключенный к модулю погружному (МП) по цепи питания ПЭД для передачи энергии и двунаправленной передачи данных, причем БН содержит источник питания (ИП), устройство управления блока наземного (УУБН) и монитор тока (МТ), а МП содержит УПД, первый вход/выход которого подключен к первому входу/выходу УУМП, обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства, отличающаяся тем, что БН содержит дополнительный источник питания (ДИП) и мультиплексор, причем первый вход/выход мультиплексора является входом/выходом БН, к второму входу/выходу мультиплексора подключен вход/выход МТ, к первому входу мультиплексора подключен первый выход УУБН, к второму входу - выход ДИП, второй выход УУБН подключен к входу ИП, выход ИП - к входу МТ, а выход МТ - к входу УУБН, а МП выполнен по п. 1.

6. Система передачи питания, содержащая блок наземный (БН), подключенный к модулю погружному (МП) по цепи питания ПЭД для передачи энергии малой мощности и двунаправленной передачи данных, причем БН содержит источник питания (ИП), устройство управления блока наземного (УУБН) и монитор тока (МТ), а МП содержит УПД, первый вход/выход которого подключен к первому входу/выходу УУМП, обрабатывающего данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства, отличающаяся тем, что БН содержит дополнительный источник питания (ДИП) и мультиплексор, причем первый вход/выход мультиплексора является входом/выходом БН, к второму входу/выходу мультиплексора подключен вход/выход МТ, к первому входу мультиплексора подключен первый выход УУБН, к второму входу - выход ДИП, второй выход УУБН подключен к входу ИП, выход ИП - к входу МТ, а выход МТ - к входу УУБН, а МП выполнен по п. 3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтедобычи и позволит повысить точность и объективность контроля при эксплуатации нефтяных месторождений. Технический результат заключается в точности, устойчивости контроля обводненности скважинных продуктов в процессе эксплуатации без сепарации, с возможностью использования этих данных при управлении нефтедобычей.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано для обоснования технологических режимов газовых промыслов, включающих системы добычи и подготовки газа к транспорту.

Изобретение относится к области проектирования нефтяного коллектора управления им и его отдачей. Технический результат - более точная оценка фактических условий в существующем коллекторе, разработка и реализация разумного плана мероприятий для увеличения краткосрочных рабочих дебитов и долгосрочной нефтеотдачи коллектора.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве, между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами, обводненных газовых скважин в процессе откачки пластовой жидкости погружными электроцентробежными насосами.

Изобретение относится к средствам измерения в скважинах в процессе бурения, в частности к средствам передачи сейсмических данных в реальном времени. Техническим результатом является повышение точности и скорости передачи данных.

Изобретение относится к средствам для обнаружения притока газа в скважину в процессе бурения. Техническим результатом является повышение точности определения расположения притока газа в скважине.
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области эксплуатации промысловых скважин, и может быть использовано при разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к геофизическим исследованиям скважин, и может быть использовано для оценки местоположения газонасыщенных терригенных и карбонатных пород.

Изобретение относится к средствам контроля операций изоляции скважин. Техническим результатом является обеспечение возможности контроля установки пакера в скважине.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при определении пластов в разрезе скважины с вязкой или высоковязкой нефтью. Позволяет решить задачу определения в разрезе скважины пластов с вязкой или сверхвязкой нефтью.

Изобретение относится к области эксплуатации нефтедобывающего оборудования, а именно, к способу и устройству, применяемым для контроля состояния насосных штанг нефтедобывающих скважин. Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в уменьшении времени определения прочности насосных штанг нефтедобывающих скважин в полевых условиях и одновременно в повышении достоверности определения. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан способ для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин, включающий в себя этапы, на которых: определяют прочностные характеристики по меньшей мере одной насосной штанги на основании данных об оказанном давлении, полученных от блока приложения давления и данных об измеренном отклонении, полученных от блока измерения отклонения, посредством блока вычисления устройства определения прочностных характеристик; принимают решение о соответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о необходимости дополнительных измерений следующего множества насосных штанг нефтедобывающей скважины, в случае если определенные прочностные характеристики не удовлетворяют первому предварительно заданному порогу прочности и удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности; или принимают решение о несоответствии прочностных характеристик всех насосных штанг нефтедобывающей скважины предварительно установленным требованиям, в случае если определенные прочностные характеристики упомянутой по меньшей мере одной насосной штанги не удовлетворяют второму предварительно заданному порогу прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2. ил.

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована для мониторинга и обработки скважинной среды. Патронный скважинный фильтр содержит цилиндрическую стенку, внутреннюю и наружную поверхность, отверстие, проходящее во внутреннее пространство через цилиндрическую стенку между наружной поверхностью и внутренней поверхностью для создания доступа текучей среды от наружной поверхности во внутреннее пространство, фильтрующий текучую среду материал, исключающий проход слишком крупных частиц через отверстие, и материал трассера текучей среды, который перемещается в скважинном трубном изделии и расположенный на установочной площадке, размещенной на расстоянии от отверстия, проходящего к внутреннему пространству, снаружи от внутреннего пространства. Установочная площадка расположена так, что путь потока текучей среды ограничен пределами прохождения от установочной площадки по наружной поверхности и через отверстие перед входом во внутреннее пространство. Установочная площадка выполнена в виде открытого сверху кармана на наружной поверхности со стенками, проходящими вниз в цилиндрическую стенку, и включает закрытое дно в основании стенок для предотвращения перемещения текучей среды во внутреннее пространство через площадку. Повышается достоверность и эффективность мониторинга различных зон в скважине, Фильтр можно использовать для обработки текучих сред в стволе скважины. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при исследовании качества цементирования элементов конструкции скважины. Техническим результатом является повышение эффективности определения качества цементирования элементов конструкции скважины. Способ включает размещение на верхнем торце исследуемого элемента конструкции скважины датчиков излучателя и приемника акустических импульсов, акустически связанных с элементом, излучение акустических импульсов и регистрацию вторичных сигналов. После излучения и регистрации акустических импульсов перемещают датчики излучателя и приемника последовательно через каждые 90-60° по окружности изучаемого элемента скважины, устанавливают их диаметрально противоположно друг другу, формируют зондирующие акустические импульсы на двух частотах 2 кГц и 5 кГц, проводят запись отраженного сигнала на двух 3-х и 5-ти периодах Т и выполняют 4-6 замеров по окружности, интерпретацию результатов исследований ведут путем суммирования данных, полученных с применением двух рабочих частот 2 и 5 кГц и двух периодов 3 Т и 5 Т, выполняют построение развертки в 360° поверхности контакта элемента конструкции скважины колонна-цемент с получением картины сцепления цемента с колонной по всему периметру скважины и выделением вертикальных дефектных нарушений цемента. 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к средствам направленного бурения и корректировки траектории скважины. Техническим результатом является обеспечение предотвращения прямых или косвенных пересечений стволов скважины. Предложен способ для планирования и/или бурения стволов скважин, содержащий этапы, на которых получают данные, указывающие на положение первого ствола скважины, причем получение выполняют посредством компьютерной системы; считывают данные, указывающие на положение соседнего ствола скважины; считывают данные, указывающие на диаметр разрыва для соседнего ствола скважины; рассчитывают первую неопределенность положения первого ствола скважины; рассчитывают вторую неопределенность положения соседнего ствола скважины с учетом данных, указывающих на положение, и данных, указывающих на диаметр разрыва; и генерируют показатель близости неопределенностей положения. Предложены также компьютерная система и энергонезависимый машиночитаемый носитель для осуществления указанного способа. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к способам получения характеристик трехмерных (3D) образцов породы пласта, в частности к укрупнению масштаба данных цифрового моделирования. Технический результат - более точное моделирование потока. Модели в масштабе скважины используют МТС (многоточечную статистику) для комбинирования сеток минипроницаемости и сканограмм традиционной КТ полноразмерного керна с электрическими изображениями скважины для создания 3-мерных численных псевдокернов для каждого ТПП (типа породы пласта). Эффективные свойства САК (специальный анализ керна), вычисленные из различных реализаций или моделей МТС в масштабе скважины, используются для заполнения моделей в межскважинном масштабе для каждого ТПП. В межскважинном масштабе сейсмические параметры и вариограммная статистика из данных КВБ (каротаж во время бурения) используются для заполнения цифровых моделей породы. Эффективные свойства, вычисленные из моделирования потока для межскважинных объемов, используются для заполнения моделей в масштабе всего месторождения. 8 н. и 26 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к средствам для выполнения скважинного каротажа. Техническим результатом является повышение чувствительности и точности информации в процессе измерений в скважине. Предложен способ проведения измерений в скважине, содержащий этапы, на которых: управляют активацией прибора, расположенного в скважине и имеющего компоновку излучающих антенн и приемных антенн, разнесенных на расстояния, способных работать выбираемыми парами излучатель-приемник. При этом регистрируют глубинный сигнал из глубинного измерения, используя пару излучатель-приемник, и один или несколько малоглубинных сигналов из одного или нескольких малоглубинных измерений, используя одну или несколько других пар излучатель-приемник; обрабатывают один или несколько малоглубинных сигналов, образуют модельный сигнал относительно областей, прилегающих к боковым сторонам и задней стороне прибора; и формируют сигнал опережающего просмотра по существу без вкладов из областей, прилегающих к прибору, путем обработки глубинного сигнала в зависимости от модельного сигнала. Предложены также устройство для проведения измерений в скважине и машиночитаемое запоминающее устройство, имеющее инструкции выполнения действий указанного способа. 6 н. и 25 з.п. ф-лы, 41 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к средствам контроля заколонных перетоков жидкости в скважине. Устройство для контроля заколонных перетоков между двумя пластами содержит спускаемый на геофизическом кабеле контейнер для "меченой" жидкости с узлами подачи и разгерметизации, а также измерительным датчиком. В качестве "меченой" жидкости используется ферромагнитная жидкость, а в качестве измерительных датчиков - устройства для измерения магнитного поля. Контейнер помещен в колонну труб, снабженную снаружи пакером, установленным между верхним и нижним пластами. Узел подачи установлен в колонне труб выше пакера напротив верхнего пласта и выполнен в виде заглушенного снизу фильтра и перфорированной заглушки, жестко установленной в колонне труб выше фильтра. Причем узел разгерметизации выполнен в виде ступенчатого штока с большим диаметром D сверху и меньшим диаметром d снизу. В транспортном положении ступенчатый шток большим диаметром D герметично установлен в центральное отверстие, выполненное в дне контейнера, а в рабочем положении при взаимодействии ступенчатого штока с перфорированной заглушкой узла подачи ступенчатый шток имеет возможность осевого перемещения вверх относительно контейнера с размещением ступенчатого штока меньшим диаметром d напротив центрального отверстия контейнера. Измерительный датчик установлен на нижнем конце колонны труб напротив нижнего пласта. Предлагаемое устройство позволяет: повысить надежность работы устройства; повысить эффективность работе устройства; повысить точность наличия заколонного перетока между двумя пластами; исключить герметизацию геофизического кабеля на устье скважины. 3 ил.

Изобретение относится к направленному бурению скважин, в частности к средствам каротажа удельного сопротивления пород в реальном времени. Техническим результатом является повышение точности и информативности о наборе слоев перед буровым долотом по мере перемещения компоновки низа бурильной колонны, что обеспечивает более точное управление направленным бурением. Предложены способ и система для получения опережающих измерений профиля, при этом способ включает в себя расположение излучателя энергии, такого как излучающая антенна, вблизи инструмента компоновки низа бурильной колонны. При этом один или несколько приемников энергии, таких как приемные антенны, располагают по длине компоновки низа бурильной колонны. Затем излучают энергию для выполнения опережающих сканирований относительно инструмента компоновки низа бурильной колонны. Образуют данные графика опережающего просмотра с осью x, являющейся функцией времени относительно положения инструмента компоновки низа бурильной колонны. Строят график опережающего просмотра и отображают его на дисплейном устройстве. На основании моделей геологической среды по графику опережающего просмотра можно прослеживать оцененные пластовые значения. Оцененные пластовые значения отображают ниже линии изменения во времени положения инструмента, которая является частью графика опережающего просмотра. Причем оцененные пластовые значения на графике опережающего просмотра могут быть основаны на инверсиях данных об удельном сопротивлении из опережающих сканирований. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к закладке взрывчатого вещества в стволы взрывных скважин и/или соответствующим устройствам или инструментам осуществления контроля правильности заполнения взрывчатым веществом в стволах скважин. Техническим результатом является повышение безопасности и производительности взрыва. Устройство содержит трубчатый корпус, осветительное средство и средство получения изображения, размещенные в корпусе, по меньшей мере один канал циркуляции для текучей среды и распыляющий элемент, предназначенный для набрызгивания текучей среды под давлением циркулирующей по меньшей мере через один канал циркуляции, на прозрачную крышку, обеспечивающую освещение и получение изображения, через нее, гибкую трубу для технологических линий с требуемой жесткостью на кручение, и центрирующий элемент, выполненный в виде удлиненного элемента, деформирующегося под действием силы и с памятью формы, который имеет верхний сектор, нижний сектор и два изгиба в противоположных направлениях на центральном участке, причем верхний сектор выполнен с возможностью оставаться, по существу, в контакте со стенкой ствола скважины, и нижний сектор выполнен с возможностью оставаться, по существу, по центру в стволе скважины. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования пласта-коллектора. Описывается способ моделирования месторождения. В одном аспекте открытия способ включает в себя инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора и, следом за инициированием работы механизма моделирования, извлечение данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных и использование извлеченных данных как части выполняющегося моделирования. В некоторых вариантах осуществления, колода с данными может предоставляться механизму моделирования, прежде чем будет инициирована работа механизма моделирования. Колода с данными может включать в себя информацию для установления сетевых линий связи между механизмом моделирования пласта-коллектора и внешним сервером данных. Технический результат - повышение точности данных моделирования. 3 н. и 17 з.п.ф-лы, 3 ил.
Наверх