RU2040691C1 - System for transmission of electric power and information in column of joined pipes - Google Patents

System for transmission of electric power and information in column of joined pipes Download PDF

Info

Publication number
RU2040691C1
RU2040691C1 SU925027348A SU5027348A RU2040691C1 RU 2040691 C1 RU2040691 C1 RU 2040691C1 SU 925027348 A SU925027348 A SU 925027348A SU 5027348 A SU5027348 A SU 5027348A RU 2040691 C1 RU2040691 C1 RU 2040691C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipes
nipple
coupling
annular grooves
magnetic circuit
Prior art date
Application number
SU925027348A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Феодосьевич Коновалов
Джордж Морган Дэвид
Андрей Борисович Полунин
Original Assignee
Сергей Феодосьевич Коновалов
Джордж Морган Дэвид
Андрей Борисович Полунин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Феодосьевич Коновалов, Джордж Морган Дэвид, Андрей Борисович Полунин filed Critical Сергей Феодосьевич Коновалов
Priority to SU925027348A priority Critical patent/RU2040691C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2040691C1 publication Critical patent/RU2040691C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/028—Electrical or electro-magnetic connections
    • E21B17/0283—Electrical or electro-magnetic connections characterised by the coupling being contactless, e.g. inductive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: systems for transmission of electric power and information. SUBSTANCE: system for transmission of electric power and information in column of joined pipes has electric conductors located along pipe body and members of contactless communication on pin and box. These members are made in form of transformer windings located in annular recesses of joined pipes. Annular recesses are made, either on end face of box and on stop surface of pin, or in conical thread surfaces of pin and box, or on the end face of pin and box plane opposite to pin, or in external cylindrical surfaces of pin and box, or in internal surfaces of nipple and box. Transformer windings may be located inside their own opened magnetic circuits. In this case, pipes may be made of nonmagnetic material. Transformer windings may be wound round their own closed circular magnetic circuits installed in annular recesses. In this case, pipes may be made of nonmagnetic electric conducting material. EFFECT: higher efficiency. 12 cl, 25 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для бесконтактной передачи энергии от источника, находящегося в одной трубе из колонны труб, к потребителю, находящемуся в другой трубе этой колонны, для аналогичной передачи информации и для передачи информации и энергии одновременно. The invention relates to drilling wells, and in particular to devices for non-contact transfer of energy from a source located in one pipe from a pipe string to a consumer located in another pipe of this string, for similar transmission of information and for transmitting information and energy simultaneously.

Известна система передачи энергии и информации для буровой аппаратуры (1), содержащая электрические проводники, расположенные вдоль тела труб и элементы контактной электрической связи на ниппеле и муфте. A known system of energy and information transfer for drilling equipment (1), containing electrical conductors located along the body of the pipes and contact elements of electrical contact on the nipple and coupling.

Этой системе присущи все недостатки устройства, использующего контактную электрическую связь. This system has all the disadvantages of a device using contact electrical communication.

Известна также электрическая система передачи информации для буровых скважин (2), содержащая электрические проводники, расположенные вдоль тела труб, и элементы бесконтактной связи источник магнитного поля и датчик Холла, расположенные на ниппеле и муфте замка стыкуемых труб. Also known is an electrical information transmission system for boreholes (2), containing electrical conductors located along the body of the pipes, and contactless elements, a magnetic field source and a Hall sensor located on the nipple and lock coupling of the joined pipes.

Недостатками этой системы являются сложность конструкции и ее низкая надежность. The disadvantages of this system are the complexity of the design and its low reliability.

На фиг. 1 представлена колонна труб электрической системой передачи, в которой трансформаторные обмотки размещены в кольцевых выточках на торце муфты и на упорной плоскости ниппеля; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант выполнения электрической системы передачи, в котором трансформаторная обмотка системы располагается непосредственно в кольцевых проточках ниппеля и муфты; на фиг. 4 вариант выполнения электрической системы передачи, в котором трансформаторная обмотка системы размещена внутри собственного разомкнутого магнитопровода, установленного в кольцевых проточках ниппеля и муфты; на фиг. 5 вариант выполнения электрической системы передачи, в котором трансформаторная обмотка намотана вокруг собственного замкнутого кольцевого магнитопровода и установлена в кольцевых проточках ниппеля и муфты; на фиг. 6, 7 варианты реализации системы передачи (фиг. 3, 5), в которой наружные части упора ниппеля и муфты (или только ниппеля или муфты) выполнены выступающими; на фиг. 8 одна из разновидностей варианта фиг. 3, где выступающая часть упора обеспечивает надежное замыкание магнитопровода (в вариантах фиг. 8 и 7 используется крышка 30, защищающая обмотки от механический повреждений); на фиг. 9 разновидность варианта реализации системы передачи (по фиг. 5) в случае неэлектропроводных труб; на фиг. 10 замкнутый кольцевой магнитопровод, вокруг которого намотана трансформаторная обмотка; на фиг. 11 колонна труб с электрической системой передачи, в которой трансформаторные обмотки размещены в кольцевых проточках, выполненных в конических резьбовых поверхностях ниппеля и муфты; на фиг. 12, 13 варианты размещения трансформаторных обмоток (по фиг. 11), при этом обмотки помещены внутри собственных магнитопроводов; на фиг. 14 вариант выполнения собственного магнитопровода трансформаторной обмотки, размещенной в кольцевой проточке ниппеля (по фиг. 12, 13); на фиг. 15-17 колонна труб с электрической системой передачи, в которой трансформаторные обмотки размещены в кольцевых проточках на торце ниппеля и противолежащей ему плоскости муфты; на фиг. 18-20 колонна труб с системой передачи, в которой трансформаторные обмотки размещены в кольцевых проточках, выполненных в наружных цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты; на фиг. 21-23 колонна труб с системой передачи, в которой трансформаторные обмотки размещены в кольцевых проточках, выполненных во внутренних цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты; на фиг. 24, 25 варианты выполнения электрических проводников системы передачи информации и энергии. In FIG. 1 shows a pipe string with an electric transmission system in which transformer windings are placed in annular recesses at the end of the coupling and on the thrust plane of the nipple; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 embodiment of an electrical transmission system, in which the transformer winding of the system is located directly in the annular grooves of the nipple and clutch; in FIG. 4 is an embodiment of an electrical transmission system in which the transformer winding of the system is located inside its own open magnetic circuit installed in the annular grooves of the nipple and clutch; in FIG. 5 is an embodiment of an electrical transmission system in which a transformer winding is wound around its own closed annular magnetic circuit and is installed in the annular grooves of the nipple and clutch; in FIG. 6, 7, embodiments of the transmission system (Figs. 3, 5), in which the outer parts of the stop of the nipple and the coupling (or only the nipple or the coupling) are made protruding; in FIG. 8 is one variation of the embodiment of FIG. 3, where the protruding part of the emphasis provides reliable closure of the magnetic circuit (in the variants of Figs. 8 and 7, a cover 30 is used that protects the windings from mechanical damage); in FIG. 9 is a variation of an embodiment of a transmission system (as shown in FIG. 5) in the case of non-conductive pipes; in FIG. 10 a closed ring magnetic circuit around which a transformer winding is wound; in FIG. 11 a pipe string with an electric transmission system, in which the transformer windings are placed in annular grooves made in the tapered threaded surfaces of the nipple and coupling; in FIG. 12, 13 placement options of transformer windings (according to Fig. 11), while the windings are placed inside their own magnetic cores; in FIG. 14 is an embodiment of an own magnetic circuit of a transformer winding located in an annular groove of a nipple (according to FIGS. 12, 13); in FIG. 15-17 pipe string with an electric transmission system in which transformer windings are placed in annular grooves at the end of the nipple and the opposite plane of the coupling; in FIG. 18-20 pipe string with a transmission system in which transformer windings are placed in annular grooves made in the outer cylindrical surfaces of the nipple and coupling; in FIG. 21-23 a pipe string with a transmission system in which transformer windings are placed in annular grooves made in the inner cylindrical surfaces of the nipple and coupling; in FIG. 24, 25 embodiments of the electrical conductors of the information and energy transmission system.

Предлагаемая система работает следующим образом. The proposed system works as follows.

Ниппель 1 одной из труб 2 колонны соединяется с муфтой 3 второй трубы 4 резьбовым соединением 5 (фиг. 1). Трансформаторные обмотки 6 системы размещены в кольцевых проточках 7 ниппеля 1 и муфты 3. Электрические проводники 8 системы располагаются вдоль тела труб, например в пазах 9, зафиксированы и изолированы компаундом 10. The nipple 1 of one of the pipes 2 of the column is connected to the coupling 3 of the second pipe 4 by a threaded connection 5 (Fig. 1). Transformer windings 6 of the system are placed in the annular grooves 7 of the nipple 1 and the coupling 3. The electrical conductors 8 of the system are located along the pipe body, for example in grooves 9, fixed and insulated by compound 10.

В одном из вариантов трансформаторные обмотки 6 могут быть размещены непосредственно в проточках 7 ниппеля 1 и муфты 3, при этом трансформаторные обмотки фиксируются и изолируются в проточках 7 компаундом 11. Выводы 12 трансформаторных обмоток для соединения с электрическими проводниками 8 могут проходить например через отверстия 13 (фиг. 3-10). In one embodiment, the transformer windings 6 can be placed directly in the grooves 7 of the nipple 1 and the coupling 3, while the transformer windings are fixed and isolated in the grooves 7 by the compound 11. The terminals 12 of the transformer windings for connection with electrical conductors 8 can pass, for example, through holes 13 ( Fig. 3-10).

В другом варианте выполнения трансформаторные обмотки 6 размещены внутри собственного разомкнутого магнитопровода 14 (фиг. 4). Здесь, как и в предыдущем варианте, обмотки фиксируются и изолируются в магнитопроводе 14 и в проточках 7 компаундом 11, а их выводы могут проходить через отверстия 13. In another embodiment, transformer windings 6 are placed inside their own open magnetic circuit 14 (Fig. 4). Here, as in the previous embodiment, the windings are fixed and insulated in the magnetic circuit 14 and in the grooves 7 by the compound 11, and their conclusions can pass through the holes 13.

В другом варианте трансформаторные обмотки 6 намотаны вокруг собственного замкнутого кольцевого магнитопровода 15, который может быть изготовлен сплошным, навит из ленты или выполнен из феррита. Далее изготовленные таким образом обмотки устанавливаются в кольцевые проточки 7 ниппеля 1 и муфты 3, фиксируются и изолируются в проточке компаундом 11 (фиг. 5-10). In another embodiment, transformer windings 6 are wound around their own closed annular magnetic core 15, which can be made solid, wound from tape or made of ferrite. Further, the windings made in this way are installed in the annular grooves 7 of the nipple 1 and the coupling 3, are fixed and isolated in the groove by the compound 11 (Fig. 5-10).

На фиг. 6 показана одна из разновидностей этого конструктивного варианта выполнения трансформаторных обмоток. Для обеспечения надежного электрического соединения короткозамкнутого витка, образованного электропроводными ниппелем 1 и муфтой 3, наружные части 16 упора ниппеля и муфты выполнены выступающими. In FIG. 6 shows one of the varieties of this structural embodiment of the transformer windings. To ensure reliable electrical connection of the squirrel-cage loop formed by the electrically conductive nipple 1 and the coupling 3, the outer parts 16 of the stop of the nipple and the coupling are made protruding.

На фиг. 9 представлена разновидность конструктивного варианта трансформаторных обмоток. In FIG. 9 shows a variant of the design of transformer windings.

В случае, когда трубы 2 и 4 или одна из них неэлектропроводны, обмотку 6 с собственным замкнутым кольцевым магнитопроводом 15, находящуюся в проточке 7, выполненной в неэлектропроводной трубе, следует поместить внутри дополнительно вводимого кольцевого разомкнутого электропроводящего сердечника 17, разомкнутые торцы которого выступают над сопрягаемыми поверхностями. In the case when the pipes 2 and 4 or one of them is non-conductive, the winding 6 with its own closed ring magnetic core 15, located in the groove 7 made in the non-conductive pipe, should be placed inside the additional input annular open conductive core 17, the open ends of which protrude above the mating surfaces.

Трансформаторные обмотки 6 системы передачи информации и энергии могут быть размещены в кольцевых проточках 7, выполненных в конических резьбовых соединениях 5 ниппеля 1 и муфты 3 (фиг. 11-14). Transformer windings 6 of the information and energy transmission system can be placed in annular grooves 7 made in tapered threaded joints 5 of the nipple 1 and the coupling 3 (Fig. 11-14).

На фиг. 11 представлен указанный вариант для случая, когда трансформаторные обмотки 6 расположены непосредственно в кольцевой проточке 7 ниппеля 1 и муфты 3. Для того, чтобы размещение обмоток 6 в муфте 3 было технологически удобным, возможно изготовление сборной муфты 3, состоящей из основной части и насадки 18. In FIG. 11 shows the indicated option for the case when the transformer windings 6 are located directly in the annular groove 7 of the nipple 1 and the coupling 3. In order to make the placement of the windings 6 in the coupling 3 technologically convenient, it is possible to manufacture a prefabricated coupling 3 consisting of a main part and a nozzle 18 .

На фиг. 11 и 14 представлен вариант для случая, когда трансформаторные обмотки 6 размещены внутри собственных разомкнутых магнитопроводов 19 и 20, аналогичных магнитопроводам 14 на фиг. 4. Если муфта 3 выполнена сборной, то наружный магнитопровод 19 может быть изготовлен сплошным кольцевым. Внутренний магнитопровод 20 в случае выполнения ниппеля 1 сплошным (несборным) должен быть составным. Например, как показано на фиг. 14, составленным из двух половин. На фиг. 12 показан вариант использования обмоток, размещенных на собственных замкнутых магнитопроводах 15, аналогичных изображенным на фиг. 10. Здесь для обеспечения возможности установки магни- топровода ниппель, так же как и муфта, должен содержать насадку 21. In FIG. 11 and 14 show a variant for the case when transformer windings 6 are placed inside their own open magnetic circuits 19 and 20, similar to magnetic circuits 14 in FIG. 4. If the coupling 3 is made prefabricated, then the outer magnetic circuit 19 can be made continuous annular. The inner magnetic circuit 20 in the case of the execution of the nipple 1 solid (non-assembled) should be composite. For example, as shown in FIG. 14, composed of two halves. In FIG. 12 shows an embodiment of using windings placed on their own closed magnetic circuits 15, similar to those shown in FIG. 10. Here, to ensure the possibility of installing the magnet wire, the nipple, like the coupling, must contain a nozzle 21.

Трансформаторные обмотки 6 системы передачи информации и энергии могут быть размещены также в кольцевых проточках 7 на торце ниппеля 1 и противолежащей ему плоскости муфты 3 (фиг. 15-17). При этом обмотки 6 могут быть расположены в проточках 7 непосредственно (фиг. 15) или в собственных разомкнутых магнитопроводах 14 (фиг. 16). Transformer windings 6 of the information and energy transmission system can also be placed in annular grooves 7 at the end of the nipple 1 and the opposite plane of the sleeve 3 (Fig. 15-17). When this winding 6 can be located in the grooves 7 directly (Fig. 15) or in their own open magnetic circuits 14 (Fig. 16).

Если в замке стыкуемых труб торец ниппеля и противоположная ему плоскость муфты используются как упоры (при этом по торцу муфты имеется зазор), то размещенные в проточках 7 трансформаторные обмотки 6 могут располагаться на собственных замкнутых кольцевых магнитопроводах 15, аналогичных изображенным на фиг. 10. При этом для надежного получения короткозамкнутого электропроводящего кольца внутренние части упора ниппеля и муфты следует выполнять выступающими (фиг. 17). If in the lock of joined pipes the end face of the nipple and the opposite plane of the sleeve are used as stops (there is a gap at the end of the sleeve), then transformer windings 6 located in the grooves 7 can be located on their own closed ring magnetic circuits 15, similar to those shown in FIG. 10. Moreover, to reliably obtain a short-circuited electrically conductive ring, the internal parts of the stop of the nipple and the coupling should be protruding (Fig. 17).

Когда собственная электропроводность трубы недостаточна, обмотка 6 магнитопроводом 15 должна быть размещена внутри дополнительно вводимого кольцевого разомкнутого электропроводящего сердечника 17, разомкнутые торцы которого выступают над сопрягаемыми поверхностями (фиг. 9). При этом если стыкуются электропроводная и одна неэлектропроводная трубы, то внутри разомкнутого электропроводящего сердечника должна размещаться только одна обмотка, соответствующая кольцевой проточке неэлектропроводной трубы. Вторая обмотка размещается внутри кольцевой проточки электропроводной трубы без дополнительного сердечника. When the intrinsic electrical conductivity of the pipe is insufficient, the winding 6 of the magnetic circuit 15 should be placed inside an additionally inserted annular open conductive core 17, the open ends of which protrude above the mating surfaces (Fig. 9). Moreover, if an electrically conductive and one non-conductive pipe are joined, then only one winding corresponding to the annular groove of the non-conductive pipe should be placed inside the open conductive core. The second winding is placed inside the annular groove of the conductive pipe without an additional core.

Кроме рассмотренных вариантов трансформаторные обмотки 6 электрической системы передачи могут быть размещены в кольцевых проточках 7, выполненных в наружных цилиндрических поверхностях 21 ниппеля 1 и муфты 3 (фиг. 18-20). При этом участки наружной цилиндрической поверхности 21 стыкуемых труб 2 и 4, находящиеся за кольцевыми проточками 7 от стыка 22 труб, соединены дополнительно вводимым внешним магнитопроводом 23. На фиг. 18 представлен вариант, в котором наружный диаметр внешнего магнитопровода 23 больше наружного диаметра стыкуемых труб. На фиг. 19 приведен вариант, когда наружный диаметр внешнего магнитопровода 23 равен наружному диаметру стыкуемых труб. Возможен и третий случай наружный диаметр внешнего магнитопровода меньше наружного диаметра стыкуемых труб. На фиг. 20 представлен случай выполнения системы передачи, когда трансформаторные обмотки 6 намотаны вокруг собственных замкнутых кольцевых магнитопроводов 15 и этот узел помещен в проточки 7 в наружных цилиндрических поверхностях 21 ниппеля 1 и муфты 3. Здесь внешний элемент 23 должен обязательно выполняться из электропроводного материала. In addition to the considered options, transformer windings 6 of the electrical transmission system can be placed in the annular grooves 7, made in the outer cylindrical surfaces 21 of the nipple 1 and the coupling 3 (Fig. 18-20). The sections of the outer cylindrical surface 21 of the joined pipes 2 and 4, located behind the annular grooves 7 from the joint 22 of the pipes, are additionally connected by an external magnetic circuit 23. In FIG. 18 shows an embodiment in which the outer diameter of the outer magnetic circuit 23 is larger than the outer diameter of the abutting pipes. In FIG. 19 shows an option when the outer diameter of the outer magnetic circuit 23 is equal to the outer diameter of the joined pipes. A third case is possible, the outer diameter of the outer magnetic circuit is smaller than the outer diameter of the joined pipes. In FIG. 20 shows the case of the transmission system when the transformer windings 6 are wound around their own closed annular magnetic circuits 15 and this assembly is placed in the grooves 7 in the outer cylindrical surfaces 21 of the nipple 1 and the coupling 3. Here, the outer element 23 must necessarily be made of electrically conductive material.

Предлагается вариант, в котором трансформаторные обмотки 6 электрической системы передачи размещены в кольцевых проточках 7, выполненных во внутренних цилиндрических поверхностях 24 ниппеля 1 и муфты 3 (фиг. 21-23). При этом участки внутренней цилиндрической поверхности 24 стыкуемых труб 2 и 4, находящиеся за кольцевыми проточками 7 от стыка труб, соединены дополнительно вводимым магнитопроводом 25, расположенным внутри труб. На фиг. 21 представлен вариант, в котором внутренний диаметр дополнительно вводимого магнитопровода 25 меньше внутреннего диаметра стыкуемых труб. На фиг. 22 приведен вариант, когда внутренний диаметр дополнительно вводимого магнитопровода равен внутреннему диаметру стыкуемых труб. На фиг. 23 представлен вариант выполнения системы передачи, аналогичный приведенному на фиг. 20. Здесь также дополнительный элемент магнитопровод 25) должен обязательно изготавливаться из электропроводного материала. An option is proposed in which the transformer windings 6 of the electrical transmission system are placed in annular grooves 7 made in the inner cylindrical surfaces 24 of the nipple 1 and the coupling 3 (Fig. 21-23). The sections of the inner cylindrical surface 24 of the joined pipes 2 and 4, located behind the annular grooves 7 from the joint of the pipes, are connected by an additional input magnetic circuit 25 located inside the pipes. In FIG. 21 shows an embodiment in which the inner diameter of the additionally inserted magnetic circuit 25 is smaller than the inner diameter of the pipes to be joined. In FIG. 22 shows a variant when the inner diameter of the additionally introduced magnetic core is equal to the inner diameter of the joined pipes. In FIG. 23 shows an embodiment of a transmission system similar to that of FIG. 20. There is also an additional element magnetic circuit 25) must be made of electrically conductive material.

Электрические проводники системы передачи могут быть выполнены также в виде металлических дорожек 26, укрепленных в гибкой ленте 27 (фиг. 24, 25). При этом гибкая лента 27 изолируется от поверхности 28 трубы 4, а также изолируется покрытием 29 от внутренней полости трубы или от внешней среды (в случае расположения ленты на внешней поверхности трубы). The electrical conductors of the transmission system can also be made in the form of metal tracks 26, mounted in a flexible tape 27 (Fig. 24, 25). In this case, the flexible tape 27 is isolated from the surface 28 of the pipe 4, and is also insulated by the coating 29 from the internal cavity of the pipe or from the external environment (in the case of the location of the tape on the external surface of the pipe).

Для рассмотрения принципа действия предлагаемой системы допустим для определенности, что в трубе 2 располагаются блок питания, блок выработки команд и блок обработки информации, а в трубе 4 располагается блок чувствительных элементов. To consider the principle of operation of the proposed system, for definiteness, let us say that a power supply unit, a command generation unit and an information processing unit are located in the pipe 2, and a block of sensitive elements is located in the pipe 4.

Питание (энергия) в виде напряжения переменного тока с частотой f по электрическим проводникам 8 поступает в трансформаторную обмотку 6, закрепленную в ниппеле 1 (фиг. 1). Во второй трансформаторной обмотке 6, закрепенной в муфте 3, находится напряжение переменного тока, которое по электрическим проводникам 8, расположенным на трубе 4, поступает для питания блока чувствительных элементов. Power (energy) in the form of an alternating current voltage with a frequency f through the electrical conductors 8 enters the transformer winding 6, fixed in the nipple 1 (Fig. 1). In the second transformer winding 6, mounted in the sleeve 3, there is an alternating current voltage, which, through the electrical conductors 8 located on the pipe 4, is supplied to power the sensor unit.

Если трубы 2 и 4 всыполнены из магнитного материала, то две обмотки 6 образуют трансформатор с ферромагнитным сердечником. Если стыкуемые трубы выполнены из немагнитного материала, то две обмотки 6 образуют трансформатор без магнитопровода (воздушный). If pipes 2 and 4 are made of magnetic material, then two windings 6 form a transformer with a ferromagnetic core. If the joined pipes are made of non-magnetic material, then two windings 6 form a transformer without a magnetic circuit (air).

Собственные разомкнутые магнитопроводы 14 образуют вместе с обмотками 6 трансформатор с ферромагнитным сердечником (фиг. 4) независимо от того, что из магнитного или немагнитного материала выполнены стыкуемые трубы. Own open magnetic circuits 14 form, together with the windings 6, a transformer with a ferromagnetic core (Fig. 4) regardless of the fact that abutting pipes are made of magnetic or non-magnetic material.

Собственные замкнутые кольцевые магнитопроводы 15 образуют вместе с обмотками 6 и электропроводными ниппелем 1 и муфтой 3 трансформатор с общим короткозамкнутым винтом (корпусом) (фиг. 5). Own closed ring magnetic circuits 15 form, together with the windings 6 and the electrical conductive nipple 1 and the coupling 3, a transformer with a common snapped screw (housing) (Fig. 5).

Информация с блока чувствительных элементов на блок обработки информации в виде сигнала переменного тока или в виде импульсного сигнала проходит путь, аналогичный напряжению питания, но в обратном направлении. Information from the block of sensitive elements to the information processing block in the form of an AC signal or in the form of a pulse signal travels a path similar to the supply voltage, but in the opposite direction.

Информация с блока выработки команд на блок чувствительных элементов в виде импульсного сигнала проходит путь, аналогичный напряжению питания. Information from the block generating commands to the block of sensitive elements in the form of a pulse signal travels a path similar to the supply voltage.

Для одновременной передачи информации напряжения питания и информации частота f2 сигнала информации, сформированного в виде сигнала переменного тока, должна отличаться от частоты f1 напряжения питания, или сигнал информации должен быть сформирован в виде импульсов.For the simultaneous transmission of information of the supply voltage and information, the frequency f 2 of the information signal generated in the form of an alternating current signal must be different from the frequency f 1 of the supply voltage, or the information signal must be generated in the form of pulses.

Число витков в трансформаторных обмотках 6 сопрягаемых труб 2 и 4 может быть одинаковым или разным. В случае разного числа витков трансформатор, образованный обмотками 6, может быть повышающим или понижающим для напряжения питания, повышающим или понижающим для сигнала информации. В случае одновременной передачи информации и энергии трансформаторные обмотки 6 в сопрягаемых трубах могут быть выполнены секционными, что позволяет реализовать с помощью этих обмоток повышающий трансформатор как для напряжения питания, так и для выходной информации чувствительных элементов. The number of turns in the transformer windings 6 of the mating pipes 2 and 4 may be the same or different. In the case of a different number of turns, the transformer formed by the windings 6 can be step-up or step-down for the supply voltage, step-up or step-down for the information signal. In the case of simultaneous transmission of information and energy, the transformer windings 6 in the mating pipes can be made sectional, which allows using these windings to realize a step-up transformer for both the supply voltage and the output information of the sensitive elements.

Предлагаемая система передачи может ипользоваться как для двух труб колонны, так и для нескольких последовательно соединенных труб колонны. The proposed transmission system can be used both for two pipes of the column, and for several series-connected pipes of the column.

Claims (12)

1. СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ В КОЛОННЕ СТЫКУЮЩИХСЯ ТРУБ, содержащая электрические проводники, расположенные вдоль тела труб, и элементы бесконтактной связи, расположенные на ниппеле и муфте замка стыкующихся труб, отличающаяся тем, что элементы бесконтактной связи выполнены в виде трансформатора, первичная и вторичная обмотки которого размещены в кольцевых проточках, расположенных соответственно на ниппеле и муфте стыкующихся труб. 1. SYSTEM OF TRANSMISSION OF ELECTRIC ENERGY AND INFORMATION IN THE COLUMN OF BATTERING PIPES, containing electrical conductors located along the body of the pipes, and contactless elements located on the nipple and lock coupling of the joined pipes, characterized in that the contactless and the contactless communication elements are made the secondary windings of which are placed in annular grooves located respectively on the nipple and coupling of the joined pipes. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере одна из обмоток трансформатора размещена внутри собственного разомкнутого магнитопровода, при этом тело стыкующихся труб может быть выполнено из немагнитного материала. 2. The system according to claim 1, characterized in that at least one of the windings of the transformer is placed inside its own open magnetic circuit, while the body of the joined pipes can be made of non-magnetic material. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что обмотки трансформатора намотаны на собственный замкнутый кольцевой магнитопровод, при этом тело труб может быть выполнено из немагнитного материала. 3. The system according to claim 1, characterized in that the transformer windings are wound on their own closed annular magnetic circuit, while the pipe body can be made of non-magnetic material. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что кольцевой магнитопровод хотя бы одной трубы помещен внутри кольцевого разомкнутого электропроводного сердечника, разомкнутые концы которого выступают над сопрягаемой поверхностью трубы, тело трубы выполнено из неэлектропроводного материала. 4. The system according to claim 3, characterized in that the annular magnetic circuit of at least one pipe is placed inside an annular open conductive core, the open ends of which protrude above the mating surface of the pipe, the pipe body is made of non-conductive material. 5. Система по пп. 1 4, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены на торце муфты и на упорной плоскости ниппеля. 5. The system of claims. 1 to 4, characterized in that the annular grooves are made at the end of the coupling and on the thrust plane of the nipple. 6. Система по пп. 1 4, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены в конических резьбовых поверхностях ниппеля и муфты. 6. The system of claims. 1 to 4, characterized in that the annular grooves are made in the conical threaded surfaces of the nipple and the coupling. 7. Система по пп. 1 4, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены на торце ниппеля и противолежащей ему плоскости муфты. 7. The system of claims. 1 to 4, characterized in that the annular grooves are made on the end of the nipple and the opposite plane of the coupling. 8. Система по п.1, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены в наружных цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты, а участки наружной цилиндрической поверхности труб, находящиеся за кольцевыми проточками от стыка, соединены дополнительно вводимым внешним магнитопроводом, причем наружный диаметр внешнего магнитопровода может быть больше, равен или меньше наружного диаметра стыкуемых труб. 8. The system according to claim 1, characterized in that the annular grooves are made in the outer cylindrical surfaces of the nipple and the coupling, and the sections of the outer cylindrical surface of the pipes located behind the annular grooves from the joint are connected by an additional external magnetic circuit, the outer diameter of the external magnetic circuit can be more, equal to or less than the outer diameter of the joined pipes. 9. Система по п.1, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены во внутренних цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты, а участки внутренних цилиндрических поверхностей стыкуемых труб, находящиеся за кольцевыми проточками от стыка, соединены дополнительно вводимым магнитопроводом, расположенным внутри труб, причем внутренний диаметр магнитопровода может быть больше, меньше или равен внутреннему диаметру стыкуемых труб. 9. The system according to claim 1, characterized in that the annular grooves are made in the inner cylindrical surfaces of the nipple and the coupling, and the sections of the inner cylindrical surfaces of the abutting pipes located behind the annular grooves from the joint are connected by an additional magnetic circuit located inside the pipes, the inner diameter the magnetic circuit may be larger, smaller, or equal to the inner diameter of the joined pipes. 10. Система по п.3, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены в наружных цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты, а участки наружной цилиндрической поверхности труб, находящиеся за кольцевыми проточками от стыка, электрически соединены дополнительно вводимой внешней электропроводной муфтой, причем наружный диаметр внешней муфты может быть больше, равен или меньше наружного диаметра стыкуемых труб. 10. The system according to claim 3, characterized in that the annular grooves are made in the outer cylindrical surfaces of the nipple and the coupling, and the sections of the outer cylindrical surface of the pipes located behind the annular grooves from the junction are electrically connected by an additionally inserted external conductive sleeve, the outer diameter of the external sleeve may be greater, equal to or less than the outer diameter of the joined pipes. 11. Система п.3, отличающаяся тем, что кольцевые проточки выполнены во внутренних цилиндрических поверхностях ниппеля и муфты, а участки внутренних цилиндрических поверхностей стыкуемых труб, находящиеся за кольцевыми проточками от стыка, электрически соединены дополнительно вводимой внешней электропроводной муфтой, расположенной внутри труб, причем внутренний диаметр муфты может быть больше, меньше или равен внутреннему диаметру стыкуемых труб. 11. The system of claim 3, characterized in that the annular grooves are made in the inner cylindrical surfaces of the nipple and the coupling, and the sections of the inner cylindrical surfaces of the abutting pipes located behind the annular grooves from the joint are electrically connected by an additional input external conductive sleeve located inside the pipes, moreover the inner diameter of the coupling may be larger, smaller, or equal to the inner diameter of the joined pipes. 12. Система по пп.1 11, отличающаяся тем, что электрические проводники размещены и зафиксированы в пазах, выполненных вдоль тела труб, причем пазы могут находиться на наружной, внутренней или одновременно наружной и внутренней цилиндрических поверхностях труб, а проводники и трансформаторные обмотки изолированы компаундом. 12. The system according to PP.1 to 11, characterized in that the electrical conductors are placed and fixed in the grooves made along the pipe body, and the grooves can be on the outer, inner or both outer and inner cylindrical surfaces of the pipes, and the conductors and transformer windings are insulated with a compound .
SU925027348A 1992-02-14 1992-02-14 System for transmission of electric power and information in column of joined pipes RU2040691C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925027348A RU2040691C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 System for transmission of electric power and information in column of joined pipes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU925027348A RU2040691C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 System for transmission of electric power and information in column of joined pipes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2040691C1 true RU2040691C1 (en) 1995-07-25

Family

ID=21596916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU925027348A RU2040691C1 (en) 1992-02-14 1992-02-14 System for transmission of electric power and information in column of joined pipes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2040691C1 (en)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6641434B2 (en) 2001-06-14 2003-11-04 Schlumberger Technology Corporation Wired pipe joint with current-loop inductive couplers
EP1484471A2 (en) * 2003-06-03 2004-12-08 Intelliserv Inc Improved transmission element for downhole drilling components
US6866306B2 (en) 2001-03-23 2005-03-15 Schlumberger Technology Corporation Low-loss inductive couplers for use in wired pipe strings
US6950034B2 (en) 2003-08-29 2005-09-27 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for performing diagnostics on a downhole communication system
US7040415B2 (en) 2003-10-22 2006-05-09 Schlumberger Technology Corporation Downhole telemetry system and method
US7096961B2 (en) 2003-04-29 2006-08-29 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for performing diagnostics in a wellbore operation
US7413021B2 (en) 2005-03-31 2008-08-19 Schlumberger Technology Corporation Method and conduit for transmitting signals
US7777644B2 (en) 2005-12-12 2010-08-17 InatelliServ, LLC Method and conduit for transmitting signals
US7823639B2 (en) 2007-09-27 2010-11-02 Intelliserv, Llc Structure for wired drill pipe having improved resistance to failure of communication device slot
US7913773B2 (en) 2005-08-04 2011-03-29 Schlumberger Technology Corporation Bidirectional drill string telemetry for measuring and drilling control
US8192213B2 (en) 2009-10-23 2012-06-05 Intelliserv, Llc Electrical conduction across interconnected tubulars
US8344905B2 (en) 2005-03-31 2013-01-01 Intelliserv, Llc Method and conduit for transmitting signals
RU2473160C2 (en) * 2009-12-04 2013-01-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Method and device for electrical energy transmission
RU2484247C2 (en) * 2006-12-18 2013-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for measurement of parameters in well shaft
US8727035B2 (en) 2010-08-05 2014-05-20 Schlumberger Technology Corporation System and method for managing temperature in a wellbore
US8851175B2 (en) 2009-10-20 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation Instrumented disconnecting tubular joint
US8857510B2 (en) 2009-04-03 2014-10-14 Schlumberger Technology Corporation System and method for determining movement of a drilling component in a wellbore
US9063250B2 (en) 2009-08-18 2015-06-23 Schlumberger Technology Corporation Interference testing while drilling
EP3023578A1 (en) 2009-10-30 2016-05-25 Intelliserv International Holding, Ltd System and method for determining stretch or compression of a drill string
US9366092B2 (en) 2005-08-04 2016-06-14 Intelliserv, Llc Interface and method for wellbore telemetry system
RU2652779C2 (en) * 2016-09-29 2018-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Information transmission system on the spatial location at the distance in the well

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 4806928, кл. G 01V 1/00, 1989. *
2. Заявка ФРГ N 3912614, кл. E 21B 47/12, 1989. *

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866306B2 (en) 2001-03-23 2005-03-15 Schlumberger Technology Corporation Low-loss inductive couplers for use in wired pipe strings
US6641434B2 (en) 2001-06-14 2003-11-04 Schlumberger Technology Corporation Wired pipe joint with current-loop inductive couplers
FR2842673A1 (en) * 2002-05-31 2004-01-23 Schlumberger Services Petrol CABLE ROD JOINT WITH CURRENT LOOP INDUCTION COUPLERS
CN1975095B (en) * 2002-05-31 2010-06-16 施卢默格海外有限公司 Wired pipe joint with current circuit inductive coupler
EP1367216A3 (en) * 2002-05-31 2005-01-19 Schlumberger Technology B.V. Wired pipe joint with current-loop inductive couplers
CN1328473C (en) * 2002-05-31 2007-07-25 施卢默格海外有限公司 Joint for wire pipe with current loop inductive coupler
US7096961B2 (en) 2003-04-29 2006-08-29 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for performing diagnostics in a wellbore operation
EP1484471A3 (en) * 2003-06-03 2004-12-15 Intelliserv Inc Improved transmission element for downhole drilling components
EP1484471A2 (en) * 2003-06-03 2004-12-08 Intelliserv Inc Improved transmission element for downhole drilling components
US6950034B2 (en) 2003-08-29 2005-09-27 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for performing diagnostics on a downhole communication system
US7040415B2 (en) 2003-10-22 2006-05-09 Schlumberger Technology Corporation Downhole telemetry system and method
US7413021B2 (en) 2005-03-31 2008-08-19 Schlumberger Technology Corporation Method and conduit for transmitting signals
US8344905B2 (en) 2005-03-31 2013-01-01 Intelliserv, Llc Method and conduit for transmitting signals
US9366092B2 (en) 2005-08-04 2016-06-14 Intelliserv, Llc Interface and method for wellbore telemetry system
US7913773B2 (en) 2005-08-04 2011-03-29 Schlumberger Technology Corporation Bidirectional drill string telemetry for measuring and drilling control
US7777644B2 (en) 2005-12-12 2010-08-17 InatelliServ, LLC Method and conduit for transmitting signals
RU2484247C2 (en) * 2006-12-18 2013-06-10 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for measurement of parameters in well shaft
US7823639B2 (en) 2007-09-27 2010-11-02 Intelliserv, Llc Structure for wired drill pipe having improved resistance to failure of communication device slot
US8857510B2 (en) 2009-04-03 2014-10-14 Schlumberger Technology Corporation System and method for determining movement of a drilling component in a wellbore
US9063250B2 (en) 2009-08-18 2015-06-23 Schlumberger Technology Corporation Interference testing while drilling
US8851175B2 (en) 2009-10-20 2014-10-07 Schlumberger Technology Corporation Instrumented disconnecting tubular joint
US8192213B2 (en) 2009-10-23 2012-06-05 Intelliserv, Llc Electrical conduction across interconnected tubulars
EP3023578A1 (en) 2009-10-30 2016-05-25 Intelliserv International Holding, Ltd System and method for determining stretch or compression of a drill string
RU2473160C2 (en) * 2009-12-04 2013-01-20 Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) Method and device for electrical energy transmission
US8727035B2 (en) 2010-08-05 2014-05-20 Schlumberger Technology Corporation System and method for managing temperature in a wellbore
RU2652779C2 (en) * 2016-09-29 2018-04-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Information transmission system on the spatial location at the distance in the well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2040691C1 (en) System for transmission of electric power and information in column of joined pipes
US4901069A (en) Apparatus for electromagnetically coupling power and data signals between a first unit and a second unit and in particular between well bore apparatus and the surface
US5216402A (en) Separable inductive coupler
Pedder et al. A contactless electrical energy transmission system
US4806928A (en) Apparatus for electromagnetically coupling power and data signals between well bore apparatus and the surface
US8264369B2 (en) Intelligent electrical power distribution system
CA2428171C (en) Wired pipe joint with current-loop inductive couplers
US7514818B2 (en) Power supply system
US9667323B2 (en) Contactless coupler
US7928605B2 (en) Electrical power supply arrangement for a downhole measurement assembly
US6813316B2 (en) Array for the transmission of electrical energy or signals
US8350653B2 (en) Electrical connector system
US10141104B2 (en) Contactless connector
EP0540750B1 (en) Apparatus for feeding power in non-contact way
JPH08322252A (en) Dc power unit
US7847671B1 (en) Subsea data and power transmission inductive coupler and subsea cone penetrating tool
US3594672A (en) Transducer device
JPH0231405A (en) Electric connector
JP2021136800A (en) Drill pipe multi-stage connection body
CN112271493A (en) Power supply end, output end, assembly and manufacturing method of electric connector
CN112904344B (en) Ultrasonic treatment device with positioning function
GB2215140A (en) Co-axial conductive coupler
US3449665A (en) Perpendicular-magnetization type magnetometer using a core wound of ferromagnetic tape
CN213340890U (en) Power supply end, output end and assembly of electric connector
US20040196129A1 (en) Circuit to mitigate transformer shorted turn