DE2130851B2

DE2130851B2 - Anordnung zur Nachrichten-Übertragung zwischen unterseeischen Betriebsstationen

Info

Publication number: DE2130851B2
Application number: DE19712130851
Authority: DE
Inventors: Michel Jacques Courbevoie Nicolas (Frankreich)
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA; Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1975-07-17
Also published as: FR2097265A5; BE768707A; GB1341426A; DE2130851A1; CA969480A; NL7108618A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nachrichten-Übertragung zwischen unterseeischen Betriebsstationen, insbesondere Schachtköpfen von Erdöl- oder Erdgasquellen, und einer zentralen Schaltstation zur Fernmessung und Fernsteuerung, bestehend aus elektrischen Sende- und/oder Empfangsgeräten an den Schachtköpfen und der Schaltstation, die über die elektrisch-leitenden metallischen Förderrohre elektrisch miteinander verbunden sind, die von jedem Schachtkopf zu der die Schaltstation enthaltenden zentralen Sammelstelle führen.

Aus der DT-AS 12 38812 ist eine Einrichtung zum Messen einer Eigenschaft von Meerwasser, z. B. Temperatur. Salzgehalt, Druck od. dgl, bekannt, bei der ein Kabel von einer auf einem Schiff oder einer Boje befindlichen Meßstation ins Meer herabgelassen wird. Damit die Messungen nicht immer nur an vorbestimmten Abschnitten des Kabels vorgenommen zu werden brauchen, an die man durch die Kabelisolierung hindurchgeführte Anschlußstecker vorsieht bzw. um nicht auf einem für Untersuchungen wichtigen Strek-

Ir·¹

t/

des Kabels ohne Steckacschluß die isolierung aufschneiden zu müssen, wird bei der bekannten Übertragungseinrichtung eine induktive Ankopplung des Meßkopfes oder dessen Wandlers an das Kabel vorgeschlagen, wobei nach dem Prinzip der Wehrfachausnutzung eine größere Anzahl von Meßköpfen mit anterschiedlichen Übertragungsfrequenzen verwendet werden kann. Bei dieser bekannten Methode ist es nicht mehr möglich, mehradrige Kabel mit Hin- ^d Rückleitung zu verwenden; vielmehr muß die Rückführung getrennt von der induktiven Ankopplung erfolgen, wozu man ein Rückleitungskabel in Form einer Schleife oder das Meerwasser selbst verwendet

Bei einem unterseeischen Feld von Erdölbohrungen mit elektrischen Übertragungsleitungen zwischen den einzelnen Schachtköpfeo ist der bekannte Vorschlag ungeeignet weil dabei Entfernungen bis zu 30 und selbst 50 km zu überbrücken sind und die Kabelverlegung hohe Kosten verursacht

Des weiteren ist aus der DT-PS 2 62 040 ein Verfahren zur elektrischen Zeichenübermittlung in Bergwerken bekannt das im wesentlichen darin besteht daß dem in der Grube vorhandenen, einerseits mit der Erdoberfläche verbundenen Netz metallischer Leiter (Rohrleitungen. Gleise usw.) an der Geberstelle in einem den zu gebenden Zeichen entsprechenden Rhythmus statische Ladungen zugeführt werden, deren Ausgleich nach der Erdoberfläche an der Empfangsstelle kenntlich gemacht wird. Die dem Netz der metallischen Leitungen zugeführten statischen Ladungen werden an den Neuenden dadurch abgeleitet daß man am oberen Grubenschacht im Bereich der leitenden Erdoberfläche eine Erdung vorsieht, während in der Grube die Erdung über die Gleise erfolgt

Bei der Ausbeutung unterseeischer Erdölvorkommen ist eine dauernde Überwachung verschiedener Einflußgrößen, vor allem des Druckes des Erdgases oder Rohöls der Temperatur usw., wobei außerdem an jedem Bohrkopf verschiedene Sicherheits- und Regeleinrichtungen zu überwachen und zu steuern sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Nachrichten-Übertragung zwischen unterseeischen Betriebsstationen der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die es ermöglicht, bei unterseeischen Erdölfeldern auf wirtschaftliche Weise zu überbrücken, da auf die kostspielige Anwendung von elektrischen Kai ein und auf die in der Reichweite begenzte und unsichere Übertragung mittels Ultraschall verzichtet werden kann. Gleichzeitig sollen bei der Anordnung zur Nachrichtenübertragung die laufenden Betriebs- und Wartungskosten auf ein Minimum reduziert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Außenflächen der Förderrohre zur Isolierung gegenüber dem die elektrische Rürkleitung bildenden, die Förderrohre umgebenden Wasser mit einem isolierenden Mantel versehen sind, daß zum Korrosionsschutz der metallischen Förderrohre Opferelektroden an die Förderrohre angeschlossen sind und daß durch den Strom der anodischen Oxydation der Opferelektroden an die Förderrohre angekoppelte Signalverstärker gespeist sind.

Auf Grund dieses Vorschlages kann man auf die bisher bekannten, in der Verlegung äußerst teuren Kabel verzichten, indem man die ohnehin vorhandenen metallischen Pipelinestränge zur Nachrichtenübertragung ausnutzt, die von den einzelnen Schachtköpfen zur zentralen Sammelstelle führen. Die zentrale Schaltstation, an der sämtliche Meßwerte ankommen und von

der sämtliche Steueranweisungen für den Betriebsablauf auf dem Erdölfeld abgehen, trifft nunmehr auf natürliche Weise mit der Sammelstelle der Erdölproduktion zusammea Abgesehen von dem in den meisten Fällen ohnehin vorhandenen isolierenden Mantel ist im Aufbau der Förderrohre keine Änderung erforderlich. Allenfalls notwendige Arbeiten zur Gewährleistung der elektrischen Kontinuität der Förderrohrabschnitte bestehen darin, daß an einigen Stellen über elektrische Leitungen die Enden zweier aufeinanderfolgender Abschnitte verbunden werden, sofern die Rohrleitungen mittels isolierender Dichtungen aneinander angeschlossen sind. Um auf den großen Entfernungen zwischen den zum Teil auf dem ölfeld weit verzweigten Schachtköpfen und der Zentralstation zur Übermittlung von Meßdaten und Steueranweisungen mit einer möglichst geringen Leistung auszukommen und verhältnismäßig einfache Geräte vera enden zu können, trägt außerdem der Vorschlag bei, daß man zum Schutz der als elektrische Leiter dienenden Förderrohre gegenüber Korrosion Opferelektroden anbringt und mit den zwischen den Elektroden und dem Förderrohr fließenden Strömen Signalverstärker speist Auf Grund dieser zusätzlichen Stromversorgung kann man mit einer relativ schwachen Energiequelle die zu erteilenden Anweisungen über größere Entfernungen übertragen oder bei gleicher Entfernung das ausnutzbare Frequenzband verbreitern.

Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß zur Trennung des Gleichstroms für die Opferelektroden und der Nachrichten-Übertraining eine Drosselspule vorgesehen ist Die Impedanz dieser Spule ist bezüglich der über die Förderrohre übertragenen Informationssignale hoch und gegenüber dem Gleichstrom der anodischen Oxydation vernachlässigbar. Somit läßt sich eine relativ schwache Energiequelle zur Nachrichten-Übertragung verwenden, ohne daß die Informationen über die an verschiedenen Stellen der Förderrohre angeordneten Opferelektroden verzerrt oder kurzgeschlossen werden.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Signalverstärker und dem metallischen Förderrohr kann zwei in Reihe liegende Transformatorwicklungen umfassen, die auf zwei das Förderrohr umgebende Kerne aufgewikkelt sind, wobei das Förderrohr mit seinen Masseanschlüssen für beide Transformatoren die Primärwicklung bildet und daß die äußeren Klemmen der beiden Wicklungen an den Signalverstärker angeschlossen sind, der zwischen der Opferelektrode und einem an einer Stelle zwischen den beiden Wicklungen mit dem Förderrohr verbundenen Leiter liegt. Auf diese Weise induziert ein über das Förderrohr laufendes Signal an den Klemmen der beiden Wicklungen elektromotorische Kräfte gleicher Richtung, die sich zu e₍nem Steuersignal vereinigen, während ein zwischen den beiden Wicklungen auf das Förderrohr aufgegebenes Signal sich in die entgegengesetzten Richtungen aufteilt, so daß die ;an den Klemmen der Wicklungen induzierten Kräfte sich aufheben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Nachrichten-Übertragung nach der Erfindung über ein unterseeisches Förderrohr

Fig.2 ein Beispiel einer elektrischen Kopplung zwischen den Sende- und Empfangsgeräten einer unterseeischen Betriebsstation und dem Förderrohr,

Fig.3 eifs Blockschaltbild eines Sende- und Empfangsgeräts einer Betriebsstation mit Wechselbetrieb,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines Sende- und Empfangsgeräts einer Betriebsstation für gleichzeitiges Senden und Empfangen,

Fig.5 ein Beispiel für Anschlüsse zwischen einer zentralen Schaltstation und mehreren Betriebsstationen,

F i g. 6 ein anderes Beispiel für Anschlüsse zwischen zentraler Schaltstation und den Betriebsstationen,

F i g. 7 ein Blockschaltbild eines Sende- und Empfangsgerätes in einer Betriebsstation der Anordnung nach F i g. 6,

F i g. 8 ein Blockschaltbild des Sende- und Empfangsgerätes einer zentralen Schaltstation der Anordnung nach Fig.6,

F i g. 9 eine Anschlußmöglichkeit für eine Opferelektrode an ein Förderrohr und

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Signal Verstärkers in Kombination mit einer an das Förderrohr angeschlossenen Opferelektrode.

Entsprechend F i g. 1 ist ein metallisches Förderrohr 1 einer unterseeischen Förderanlage elektrisch an Sende- und Empfangsgeräte 3,4 angeschlossen, die zum Schachtkopf P einer Bohrung bzw. zu einer zentralen Schaltstation C gehören. Diese Geräte sind elektrisch über Anschlüsse 5 und 6 mit dem Meerwasser verbunden. Die aneinanderstoßenden Enden von Förderrohrabschnitten werden zusätzlich elektrisch verbunden, falls isolierende Dichtungen vorgesehen sein sollten. Das aus Stahl bestehende Förderrohr 1 ist gegen Korrosion und gegenüber Bewuchs von Algen u.dgl. durch beliebige Mittel geschützt, z. B. durch polymerisierende Anstriche, Teerbandagen, Kunststoff oder kathodischen Schutz (wobei das Förderrohr von einem am Ende der Rohrleitung angeordneten Generator mit Gleichstrom beaufschlagt ist oder durch unter Abständen entlang der Rohrleitung angeordnete Opferanoden). Das Förderrohr 1 besitzt somit einen elektrisch isolierenden Mantel 2, den man an jeder geeigneten Stelle bzw. zu jedem geeigneten Zeitpunkt aufbringt. Zwischen den Stationen P und C verlaufen nunmehr zwei gegeneinander isolierte Leiter, nämlich das Förderrohr 1 einerseits und das Meerwasser andererseits.

Die Klemmen der Sende-Empfangsgeräte 3 und 4 sind einerseits mit dem Förderrohr 1 und andererseits mit den Wasseranschlüssen 5 und 6 verbunden. Die Wasseranschlüsse bestehen aus nicht isolierten metallischen Massen, so daß eine gute elektrische Verbindung über den Stromweg 7 entsteht Die Anordnung überträgt von P nach C die am Schachtkopf vom Meßfühler 8 gelieferten Messungen und von C nach P die Steueranweisungen für die Regelorgane 9. In der Schaltstation C befinden sich Vorrichtungen 10 für die Anzeige bzw. Aufnahme der Informationen über die Femmessung und Vorrichtungen 11 für die Ausarbeitung von Fernsteuerungsanweisungen.

Die Verbindung zwischen den Sende-Empfangsgeräten 3 und 4 und dem Förderrohr 1 erfolgt z. B. über galvanische Anschlußleitungen 12 und 13 entsprechend F i g. 1 oder über magnetische Kopplung nach F i g. 2. Hier ist das Sende-Empfangsgerät 3 an die Klemmen einer Wicklung 14 angeschlossen, die eine große Anzahl von auf einen ringförmigen Magnetkern 15 konzentrisch aufgewickelten Windungen besitzt Auf diese Weise entsteht ein Transformator, dessen eine Wicklung durch die Leitung selbst gebildet ist. Die Massenklemme 5 ist direkt an das Förderrohr 1 angeschlossen, während das Sende-Empfangsgeräl 3 über einen Anschluß 16 mit der Masse in Verbindung steht.

Obwohl auf dem über das Förderrohr und das Meerwasser gegebenen Übertragungsweg Verluste entstehen, haben die Versuche gezeigt, daß es möglich ist, mit einer Ausgangsleistung von einigen Watt auszukommen, wenn man die Frequenz der Signale auf einige 10 bis 100 Hz bei einer Reichweite von einigen Zehnereinheiten von Kilometern beschränkt. Da die Entfernungen auf ölfeldem innerhalb dieser Größenordnungen verbleiben, steht eine ausreichende Übertragungskapazität für Informationen in binärer Verschlüsselung zur Verfugung. Die Informationen der Fernmessung und Fernsteuerung werden in Digitalform übertragen, vorzugsweise im Binärcode. Die sich in Analogform darstellenden Größen werden in einem Analog-Digital-Wandler umgeformt

Die elektrische Übertragung im Binärcode kann auf verschiedene Art erfolgen. Die beiden Zustände des Binärcodes können gekennzeichnet sein durch die Abgabe von Gleichstrom verschiedener Stärke, so daß die über eine Leitung gesendeten Signale eine nichtperiodische Rechteckform besitzen. Zur Codierung des Gleichstroms kann man den Belastungswiderstand des Förderrohrs verändern, so daß die beiden Zustände beispielsweise am offenen Ende des Förderrohres gekennzeichnet sind durch einen unendlichen Widerstand und am kurzgeschlossenen Ende durch einen Widerstand mit dem Wert NuIL Es braucht nur eine einzige Stromquelle vorgesehen zu werden, die sich an dem einen Ende des Förderrohres befindet Eine zweite Stromquelle am anderen Ende dient allein zum Betreiben der Codierschaltungen. Man kann andererseits amplitudenmodulierte oder frequenzmodulierte Trägersignale verwenden, während bei einer Phasenmodulation die beiden Zustände den entgegengesetzten Phasenlagen entsprechen.

Fig.3 zeigt in einem Blockschaltbild ein Sende-Empfangsgerät 3 für eine Betriebsstation P nach Fig. 1. Die für die Übertragung vom Sender 17 gelieferten Signale werden mit den von den Meßgebern 8 gelieferten Signalen mit Hilfe eines Coders 18 und eines Modulators 19 moduliert Ein Empfänger 20 und ein Dekoder 21 führen den Regelorganen 9 Fernsteuersignale zu. Zu jedem Zeitpunkt ist nur einer der beiden Kanäle 22 oder 23 über den Schalter 24 an die Übertragungsleitung 25 angeschlossen. Auf diese Weise erfolgt die Übertragung abwechselnd in der einen oder anderen Richtung. Soll zur gleichen Zeit in beiden Richtungen übertragen werden, so verwendet man zwei verschiedene Trägerfrequenzen und ein Sende-Empfangsgerät entsprechend Fig.4. Hierbei liefert der Sender 17 an die zentrale Schaltstation C Signale mit der Frequenz F, während der Empfänger 20 von dort Signale mit der Frequenz F" erhält Zur Trennung der Sende- und Empfangskanäle dienen die Filter 26,27. Das Sende-Empfangsgerät 4 in der zentralen Schaltstation C besitzt den gleichen Aufbau wie die für die Betriebsstationen P vorgesehenen Geräte 3. Die Meßgeber 8 and Regelorgane 9 sind in diesem Fall durch Anzeige- und Steuergeräte 10 bzw. 11 ( F i g. 1) zu ersetzen.

Die Einrichtung eines Erdölfeldes umfaßt entsprechend F i g. 5 eine bestimmte Anzahl von Schachtköpfen Pi, ft... P_n, die über die Förderrohre in Stemform an die Zentrale C angeschlossen sind. Dabei ist jede Leitung Pi C ... Po-C körperlich unabhängig von den

anderen Leitungen und kann betrieben werden, als ob sie nur alleine vorhanden wäre. In dem Netz entsprechend F i g. 6, wo ein mit der Zentralstation C verbundener Strang an mehrere Bohrungen geführt ist, erfolgt die Übertragung mittels eines Frequenzmultiplex- oder Zeitmultiplex-Systems, um die jeweils zu steuernde Ölbohrung identifizieren zu können.

Das Frequenzmultiplex ist dadurch bestimmt, daß man jeder Bohrung eine unterschiedliche Frequenz zuordnet. Sämtliche Übertragungen für eine bestimmte Ölbohrung erfolgen auf dieser Frequenz. Ein am Eingang des Empfängers angeordnetes Filter stellt sicher, daß nur die Übertragungen empfangen werden, welche die bestimmte Ölbohrung betreffen. Zu einem gegebenen Zeitpunkt steht dann die Zentralstation C mit sämtlichen Ölbohrungen gleichzeitig in Verbindung. Da dieses System ein ziemlich großes Frequenzband erfordert, das umso größer sein muß, je größer die Anzahl der Ölbohrungen ist, verwendet man es nur bei guten Leitungs- und Isolationseigenschaften.

Vorzugsweise findet das Zeitmultiplex Anwendung, bei dem die Zentralstation zu jedem Zeitpunkt nur mit einem einzigen Schachtkopf in Verbindung steht, der durch eine kodierte Adresse identifiziert ist. Da jeder Schachtkopf mit der Zentralstation nur eine geringe Anzahl von Nachrichten austauscht, und zwar nur während einer kurzen Dauer innerhalb eines Tages, reicht dies System selbst bei einer ziemlich großen Anzahl von Ölbohrungen aus.

F i g. 7 zeigt ein schematisches Ausfübrungsbeispiel einer am Kopf einer Ölbohrung installierten Schaltungsanordnung im Zeitmultiplexsystem, in dem die verschiedenen Ölbohrungen nacheinander von der Zentralt C abgefragt werden. Um die Verbindung mit einer bestimmten Ölbohrung herzustellen, sendet die Zentrale C ein allgemeines Anrufsignal beispielsweise auf einer festen Frequenz während einer bestimmten Zeit, dem die kodierte Adresse der angerufenen Ölbohrung sowie die eigentliche Nachricht folgen. Im Ruhezustand liefert die Stromversorgung 29 nur dem Empfänger 28 und einigen Meßgebern, z. B. a\ elektrische Energie, während die Schalter 30 und 31 offen sind. Auf Grund des Empfangs des Anrufsignals über den Schalter 45 und den Empfänger 28 erfolgt über das Filter 32 für die Anruffrequenz und über die Schwellwertstufe 33 das Schließen des Schalters 30 und die Erregung des Adressendecoders 34. Wenn die empfangene Adresse derjenigen der in Frage stehenden Ölbohrung entspricht, schließt der Schalter 31 und schaltet dadurch die übrige Anlage ein. Während der Dauer der Mitteilung, die von dem Decoder 35 verarbeitet wird, verteilt die Programmierstufe 33 die Funktionsanweisungen an die Meßgeber 37 (a\, ai ...) sowie an die Regelorgane 38 (b\, ta ...) und fragt nacheinander über den Schalter 39 die Ausgänge der Meßfühler bzw. Meßgeber ab, von wo aus die Übertragung über den Coder 40, Oszillator 41, Modulator 42 und Sender 43 erfolgt Einige Meßgeber, z. B. ai, für besonders kritische Parameter arbeiten dauernd und können aber eine logische Alarmschaltung 44 zu jedem Zeitpunkt die gesamte Anlage einschalten und über die Programmierstufe 36 ein Alarmsignal abgeben.

Der vorbeschriebenen Schaltung ist eine Anlage in der zentralen Schaltstation gemäß F i g. 8 zugeordnet. Die Wahl der anzurufenden Ölbohrung und die Zusammensetzung der zu übertragenden Anweisungen erfolgt über einen Kommandostand 46. Eine Program-

mierstufe 47 lenkt die von dem Anrufgenerator 48, Adressengenerator 49 und Anweisungscoder 50 gelieferten Signale in die Sendestufe, bestehend aus Oszillator 51, Modulator 52 und Sender 53. Die über die Schaltstufe 57 und Empfänger 54 von den Ölbohrungen ankommenden Signale werden im Decoder 55 behandelt, von wo aus die brauchbaren Informationen einem Anzeigesystem 56 übertragen werden.

Um den kalhodischen Schutz der metallischen Förderrohre sicherzustellen, sind in Abständen längs der Rohrleitung, beispielsweise an jedem Kilometer, jeweils Opferelektroden angeordnet, die aus einer Metallmasse mit einem stark negativen Elektrodenpotential, z. B. Zink, bestehen. Für die veränderlichen Ströme, die als Informationsträger dienen und durch die Rohrleitung fließen, wirkt eine solche Anode als Kurzschluß. Erfindungsgemäß werden Signalübertragungsverluste vermieden durch eine gemäß Fig.9 mittels einer Drosselspule L hergestellten Verbindung zwischen dem Förderrohr 1 und der Anode 58. Die Spule L besitzt eine ausreichend hohe Impedanz, um den Abfluß von Informationssignalen usw. abzuriegeln. Die Spule L kann selbstverständlich durch eine elektronische Einrichtung mit der gleichen Funktion ersetzt werden.

Nach Fig. 10 wird der von den Opferelektroden gelieferte Gleichstrom ausgenutzt, um die Signalverstärker 60 mit Strom zu versorgen. Der von der Anode 59 aus in das Förderrohr 1 an der Stelle M fließende Strom wird durch im Verstärker 60 derart gesteuert, daß die Form der auf der Leitung übertragenen Signale getreu erhalten wird. Das dem Verstärker 60 an der Stelle £ anliegende Steuersignal stammt aus einer magnetischen Kopplung, bestehend aus einem Transformator, dessen Primärwicklung die Rohrleitung selbst ist und dessen Sekundärwicklung eine große Anzahl von Spulenwindungen aufweist, die auf einem konzentrisch zur Rohrleitung angeordneten ringförmigen Magnetkern vorgesehen sind. Die Kopplung umfaßt zwei gleiche Transformatoren 61 und 62, die beiderseits der Anschlußstelle M angeordnet sind und deren Wicklungen über eine Verbindungsleitung 63 in Reihe liegen. Ein über das Förderrohr 1 übertragenes Signal induziert an den Klemmen A, A' und B. B' der beiden Wicklungen elektromotorische Kräfte gleicher Richtung, die zusammenwirken und das Steuersignal bilden. Ein an der Stelle M ankommendes Signal verteilt sich gleichmäßig auf die Richtungen M-P und M-C, so daß die an den Klemmen A, A' und B. B' der beiden Wicklungen induzierten elektromotorischen Kräfte entgegengesetzte Richtungen haben und somit kein Steuersignal bewirken, das bei fankommt.

Der Verstärker 60 moduliert ein schwaches Steuersignal mit einem von einer elektrischen Energiequelle kommenden Strom, so daß an seinem Ausgang ein dem Eingangssignal ähnliches, jedoch verstärktes Signal entsteht Wenn es sich um Rechtecksignale handelt, die ein Ansprechen oder Nicht ansprechen verursachen, kann ein einfacher Transistorschalter verwendet werden.

Der Gesamtgewinn des Signalverstärkers ist durdi die Maximalleistung beschränkt welche die Anode liefern kann, sowie durch den Minimalwert de: Steuersignals, auf den der Verstärker noch anspricht Diese Ansprechgrenze kann durch seine Empfindlich keit beschränkt sein; sie berücksichtigt jedoch in jtden Fall den Geräuschgrundpegel, der über das Förderrchi innerhalb des verwendeten Frequenzbandes übertrag«

509529/39.

1533

Diese Begrenzung der Ansprechempfindlichkeit sidet außerdem das Entstehen von Mehrfachechos en mit mehreren Signalverstärkern versehenen igen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

1533

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Nachrichten-Übertragung zwischen unterseeischen Betriebsstationen, insbesondere Schachtköpfen von Erdöl- oder Erdgasquellen, S und einer zentralen Schaltstation zur Fernmessung und Fernsteuerung, bestehend aus elektrischen Sende- und/oder Empfangsgeräten an den Schachtköpfen und der Schaltstation, die über die elektrischleitenden metallischen Förderrohre elektrisch mit- to einander verbunden sind, die von jedem Schachtkopf zu der die Schaltstation enthaltenden zentralen Sammelstelle führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Förderrohre (1) zur Isolierung gegenüber dem die elektrische Rückleitung bildenden, die Förderrohre umgebenden Wasser (7) mit einem isolierenden Mantel versehen sind, daß zum Korrosionsschutz der metallischen Förderrohre (I) Opferelektrodcn (58, 59) an die Fördeivohre (1) angeschlossen sind, und daß durch den Strom der anodischen Oxydation der Opferelektroden (58,59) an die Förderrohre (I) angekoppelte Signalverstärker (60) gespeist sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Trennung des Gleichstroms für die Opferelektroden (58,59) und der Nachrichten- Übertragung eine Drosselspule (ZJ vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Signalverstärker (60) und dem Förderrohr (1) zwei in Reihe liegende Transformatorwicklungen (61, 62) umfaßt, die auf zwei das Förderrohr umgebenden Kernen gewickelt sind, wobei das Förderrohr mit seinen Masseanschlüssen für beide Transformatoren die Primärwicklung bildet, und daß die äußeren Klemmen (A. B') der beiden Transformatorwicklungen (61, 62) an den Signalverstärker (60) angeschlossen sind, der zwischen der Opferelektrode (59) und einem an einer Stelle (M) zwischen den beiden Transformatorwicklungen mit dem Förderrohr (1) verbundenen Leiter liegt.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Empfangsgeräte (3, 4) jeweils eine Schaltung zur Aufrechterhaltung des betriebsbereiten Ruhezu-Standes enthalten, die durch den Strom einer Opferelektrode (58,59) gespeist ist.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Förderrohre der unterseeischen Betriebsstationen (Pt. P2 ...) sternförmig mit der zentralen Schaltstation (C) verbunden sind, wobei jeder Zweig des Sternes von den anderen Zweigen elektrisch unabhängig ist und in der an seinem Ende befindlichen Station einen Schalter (24) aufweist, der einerseits an das Förderrohr zum Empfangen und Senden von Informationen und andererseits sowohl an eine Empfangsschaltung (20. 23) mit mindestens einem mit den zu steuernden Organen der unterseeischen Station verbundenen Dekoder (21) als auch an eine Sendeschaltung (17, 22) mit mindestens einem Coder (18) für von den Meßgebern (8) der Station gelieferte Fernmeßsignale angeschlossen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (24) zur Trennung der verschiedenen Überitagungsfrequenzen durch zwei Filter (26, 27) gebildet ist, von denen das eine zwischen dem metallischen Förderrohr (1) und der Empfangsschaltung (20) und das andere zwischen dem Förderrohr und der Sendeschaltung (17) angeschlossen ist

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die mit der zentralen Schaltstation (C) verbundenen metallischen Förderrohre verzweigt an mehrere unterseeische Betriebsstationen (Pt, ft;geführt sind, von denen jede ein auf eine bestimmte Anruffrequenz abgestimmtes Filter (32). einen Dekoder (35), eine Programmierstufe (36) für die in der Betriebsstation auszulösenden Steuervorgänge sowie eine Sendestufe (43) enthält.

8. Anordnung nach Anspruch 1. bei der zwischen den elektrischen Sende- und Empfangsgeräten und den metallischen Förderrohren eine magnetische Kopplung besteht, dadurch gekennzeichnet daß die mit der zentralen Schaltstation (C) verbundenen metallischen Förderrohre verzweigt an mehrere unterseeische Betriebsstationen (Pt. Pi ...) geführt sind, von denen jede einen Adressendekoder (34). einen Befehlsdekoder (35) eine Programmierstufe (36) für die in der Betriebsstation auszulösenden Steuervorgänge sowie eine Sendestufe (43) enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Betriebsstation angeordneten Meßfühler (at, si ...) mit einer logischen Alarmschaltung (44) verbunden sind, die über die Programmierstufe ein Alarmsignal abgibt.

10. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Schaltstation (C) einen Steuerstand (46) zur Überwachung der auszusendenden Nachricht, einen Anrufcode-Generator (48), einen Adressengenerator (49) für die einzelnen Betriebsstationen sowie einen Befehlscoder (50) sowie eine Programmierstufe (47) aufweist, welche die Übertragung der Signale entsprechend den Informationen auslöst, die von den Generatoren (48,49) und dem Befehlscoder (50) geliefert werden, wobei diese Signale dem metallischen Förderrohr (1) über einen Umschalter (57) zugeführt werden, der neben dem Anschluß an das Förderrohr (1) noch einen Anschluß an eine Empfangsschaltung (54) aufweist.