FR2582048A1

FR2582048A1 - Dispositif de commande et de surveillance d'une tete de puits immergee dans un liquide

Info

Publication number: FR2582048A1
Application number: FR8507411A
Authority: FR
Inventors: Christophe Aubin; Marc Perrot; Claude Sesques
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-11-21
Also published as: EP0207818B1; OA08327A; BR8602170A; NO172661B; EP0207818A1; NO861895L; FR2582048B1; US4757314A; NO172661C

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE COMMANDE ET DE SURVEILLANCE D'UNE TETE DE PUITS IMMERGEE DANS UN LIQUIDE. LE DISPOSITIF COMPREND DES MOYENS DE COMMANDE 7, 8, 9 D'ELECTROVANNES 10, 11, 12, UN ENSEMBLE ELECTRONIQUE 14 DE COMMANDE ET DE SURVEILLANCE DE LA TETE DE PUITS, DES CAPTEURS 16, ..., 18 DE SURVEILLANCE, DES MOYENS DE LIAISON 25 RELIES A L'ENSEMBLE ELECTRONIQUE 14 ET A UNE STATION 26 A LA SURFACE DU MILIEU LIQUIDE, PAR UNE LIGNE DE TRANSMISSION 27. L'ENSEMBLE ELECTRONIQUE 14 COMPREND UNE PREMIERE VOIE 28 RELIEE AUX MOYENS 7, 8, 9 DE COMMANDE ET AUX CAPTEURS 16, ..., 18, ALIMENTEE EN ENERGIE ELECTRIQUE PAR LA LIGNE 27 ET UNE DEUXIEME VOIE 29 DE COMMANDE DES MOYENS DE COMMANDE 15, ALIMENTEE EN ENERGIE ELECTRIQUE PAR LA LIGNE 27. LA DEUXIEME VOIE ET LES MOYENS DE COMMANDE DES ELECTROVANNES SONT AUSSI RELIES A UNE SOURCE AUTONOME D'ALIMENTATION 30, INDEPENDANTE DE LA LIGNE 27. CHACUNE DES VOIES AINSI QUE LA LIAISON 25 ETABLISSENT DES COMMUNICATIONS BIDIRECTIONNELLES AVEC LA STATION 26. APPLICATION A LA COMMANDE ET A LA SURVEILLANCE DE TETES DE PUITS IMMERGEES.

Description

Dispositif de commande et de surveillance d'une tête de puits immergée

dans un liquide La présente invention concerne un dispositif

de commande et de surveillance d'une tête de puits im-

mergée dans un liquide. Elle s'applique à la commande d'ouverture ou de fermeture de vannes de têtes de puits immergées, et notamment de têtes de puits de pétrole ou de gaz, ainsi

qu'à La surveillance de ces têtes de puits.

Pour différentes raisons, Les vannes de têtes de puits immergées doivent pouvoir être ouvertes ou fermées à tout instant, et il doit être possible, pour des raisons de production et de sécurité, de contrôler cette ouverture ou cette fermeture. Généralement, l'ouverture ou la fermeture des vannes de têtes de puits, est commandée par des électrovannes, ellesmêmes immergées et commandées par un ensemble électrique ou

électronique, lui-même immergé; cet ensemble électri-

que ou électronique est contenu dans une enceinte étan-

che et il est relié à une station en surface du milieu

liquide par une ligne de transmission de signaux étec-

triques. Cette ligne transmet à l'ensemble électronique

et aux électrovannes, des signaux électriques nécessai-

res à leur alimentation en énergie. Elle transmet aussi des signaux de commande de l'ensemble électrique ou électronique pour commander l'ouverture ou la fermeture des électrovannes, ainsi que des signaux de test de l'ensemble. Cette ligne transmet vers la station en surface, des signaux résultant des signaux de test, ainsi que des signaux de mesure de paramètres relatifs à la surveillance du fonctionnement de la tête de

puits; ces signaux sont fournis par des capteurs.

La commande directe de l'ouverture ou de la fermeture des vannes, à partir d'une station située à

la surface du milieu liquide, qui transmet vers L'en-

semble électronique des signaux de commande, grâce à

une Ligne de transmission telle qu'un câble par exem-

pLe, présente des inconvénients: en cas de rupture du

câble, il n'est plus possible de contrôler les éLectro-

vannes, et donc de contrôler l'ouverture ou la fermetu-

re des vannes de la tête de puits.

- Dans les dispositifs de commande et de sur-

veillance connus, la plupart des opérations de commande

et de surveiLlance, sont effectuées à partir de la sta-

tion en surface du milieu liquidé; l'ensemble électri-

que ou électronique de commande d'éLectrovannes n'in-

tervient en fait que comme une interface permettant de transmettre les ordres de commande d'ouverture ou de fermeture des vannes émis par la station, ou pour transmettre vers la station les résultats des mesures

effectuées par les capteurs, ces résultats étant trai-

tés par un système à bord de la station.

En cas d'incident détecté à partir de -ces ré-

sultats, c'est dans la plupart des dispositifs connus, la station seule qui commande la fermeture des vannes,

par des signaux transmis par la ligne. Ceci est un gra-

ve inconvénient, notamment en cas de rupture de la li-

gne qui relie l'ensemble électronique avec la station

en surface. L'ensemble électronique dans les disposi-

tifs connus, n'est pas programmable et les commandes

sont essentiellement transmises à partir de la surface.

Il existe toutefois, pour les ensembles électroniques des dispositifs connus, des moyens qui permettent d'agir automatiquement sur les électrovannes en cas de rupture de la ligne. Ces moyens ne sont cependant pas programmables. Il en résulte que la fermeture automatique des vannes peut être provoquée par une rupture complète de la ligne, mais aussi par de simples incidents de -transmission sur cette ligne et qui sont assimilés à

une rupture.

L'invention a pour but de remédier à ces in-

convénients et notamment de réaliser un dispositif de commande et de surveillance d'une tête de puits qui, bien que reliée à une station en surface, par une ligne

de transmission de signaux électriques, peut fonction-

ner de façon autonome en cas de rupture de la ligne, peut traiter des données résultant des signaux fournis

par les capteurs, sans qu'il soit nécessaire de trans-

mettre ces données à travers la ligne, et peut fournir des commandes sans qu'il soit nécessaire de transmettre

celles-ci à travers la ligne. Ce dispositif programma-

ble peut fonctionner de façon autonome en cas de ruptu-

re de la ligne.

L'invention a pour objet un dispositif de

commande et de surveillance d'une tête de puits immer-

gée dans un liquide comprenant, dans une enceinte im-

mergée étanche, des moyens de commande d'électrovannes de commande d'ouverture ou de fermeture de vannes de la tête de puits, un ensemble électronique de commande et de surveiLLance de La tête de puits relié aux moyens de commande des électrovannes et à des capteurs immergés

de surveillance, des moyens de liaison reliés à l'en-

semble électronique et à une station de commande et de surveillance à la surface du milieu liquide, par une

ligne de transmission, la ligne de transmission four-

nissant aux moyens de liaison des signaux d'alimenta-

tion en énergie électrique pour l'ensemble électronique et pour les moyens de commande des électrovannes, des

signaux de commande des moyens de commande des électro-

vannes, des signaux de tests de l'ensemble électroni-

que, cette ligne transmettant vers la station des si-

gnaux résultant de ces tests, caractérisé en ce que l'ensemble électronique de commande et de surveillance comprend deuxvoiesdecontrôle, lapremièredeces voies étant une voie de commande et de surveillance reliée aux moyens de commande des éLectrovannes et aux capteurs, cette première voie étant alimentée en énergie électrique par les moyens de liaison eux-mêmes alimentés par La Ligne reliée à La station, La deuxième voie étant une voie de

commande des moyens de commande des éLectrovannes, cet-

te deuxième voie étant alimentée en énergie électrique par Les moyens de Liaison eux-mêmes alimentés par la

ligne, cette deuxième voie ainsi que Les moyens de com-

mande des éLectrovannes étant aussi reliés à une source

autonome d'alimentation en énergie électrique, indé-

pendante de ladite ligne et contenue dans Ladite en-

ceinte, chacune des voies, ainsi que la liaison (25)

étant capables d'établir des communications bidirec-

tionnelles avec la station.

Selon une autre caractéristique, Les moyens de liaison comprennent une interface reLiéeauxdeuxvoies decontr8Leetdes mwdulateurs-démoduLateurs reLiés à cette interface et à un circuit séparateur lui-même relié à la ligne de transmission, ce circuit séparant les signaux d'alimentation en énergie électrique et les différents signaux transmis par la station verslesdeuxvoiesde contr8le, uncircuit mélangeur relié aux modulateursdémoduLateurs

des deux voies et à la ligne de transmission, ce cir-

cuit mélangeant Les signaux transmis par les deux voies, vers la station, et des moyens d'alimentation reliés au séparateur pour recevoir L'énergie électrique

fournie par la ligne, et reliés aux modulateurs-démodu-

lateurs, à l'interface, aux deux voies, ainsi qu'aux

moyens de commande des éLectrovannes, pour les alimen-

ter en énergie électrique.

Selon une autre caractéristique, la première

voie comprend un premier calculateur relié à une pre-

mière mémoire, aux capteurs par des moyens d'acquisi-

tion des signaux fournis par ces capteurs, aux moyens de commande des électrovannes, à l'interface, et aux

moyens d'alimentation en énergie électrique, La deuxiè-

me voie comprenant un deuxième calculateur relié à une

deuxième mémoire, aux moyens de commande des électro-

vannes, à l'interface et aux moyens d'alimentation en énergie électrique, ce deuxième calculateur ainsi que les moyens de commande des éLectrovannes étant aussi reliés à la source autonome d'alimentation électrique, indépendante de l'énergie électrique fournie par Ladite

ligne.

Selon une autre caractéristique, Lesdites

mémoires des premier et deuxième calculateurs contien-

nent des programmes ou microprogrammes de gestion de transmissions des signaux de commande, de surveillance et de test entre les calculateurs et la station, et de

déclenchement d'une alarme en cas d'incident de trans-

mission. Selon une autre caractéristique, la mémoire du deuxième calculateur contient en outre un programme

ou microprogramme de sécurité pour que le deuxième cal-

culateur déclenche une procédure prédéterminée de fer-

meture des vannes en cas d'incident de transmission

dans les moyens de liaison, ou de défaut de fonctionne-

ment de ces moyens de liaison, ou de rupture de la

ligne.

Selon une autre caractéristique, ledit deuxième calculateur reçoit périodiquement de ladite

station des signaux d'initialisation d'un compte à re-

bours réglable, le programme ou le microprogramme de sécurité déclenchant la fermeture des vannes lorsque le deuxième calculateur n'a pas reçu de nouveaux signaux

d'initialisation avant la fin de l'une desdites pério-

des.

Les caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront mieux de la description qui va

suivre donnée en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un dispositif conforme à l'invention, - La figure 2 est un organigramme qui repré-

sente les opérations de commande de fermeture des van-

nes en cas d'incident ou de coupure de la Ligne reliant le dispositif avec la station en surface,

- Les figures 3A, 3B, 3C, 3D sont des organi-

grammes qui permettent de mieux comprendre différentes

opérations effectuées lors de La transmission d'un or-

dre vers L'ensemble électronique, à partir de La sta-

tion de surface.

La figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande et de surveillance d'une tête de puits 2, constituée notamment par des vannes 3, 4, 5 immergées dans un Liquide tel que l'eau de mer ou l'eau d'un lac par exempLe. Ce dispositif est contenu dans une enceinte étanche 6 représentée de façon schématique sur La figure. Il comprend un ensemble 15 de moyens 7, 8, 9 de commande d'électrovannes 10, 11, 12 contenues

dans une enceinte 13 et reliées respectivement aux van-

nes 3, 4, 5 pour commander leur ouverture ou leur fer-

meture. De préférence, La pression à l'interieur de L'enceinte 6 est égale à la pression atmosphérique, tandis que la pression dans l'enceinte 13 est celle du milieu extérieur, c'est-à-dire celle du Liquide. Cette disposition est décrite, par exempte, dans La demande de brevet n0 8419453 déposée en France Le 19 décembre 1984, au nom du même demandeur. Les moyens de commande 7, 8, 9 des électrovannes ne sont pas décrits ici en détail; ils peuvent être constitués par exemple par

des moyens électroniques bistables commandant les élec-

trovannes. Chacune de ces électrovannes qui n'est pas

représentée ici en détail comprend notamment des soLé-

noides de commande permettant, comme on le verra plus

loin en détail, d'ouvrir ou fermer ces électrovannes.

Le dispositif 1 comprend aussi, dans l'enceinte étanche

6, un ensemble électronique 14 de commande et de sur-

veillance de la tête de puits. Cet ensemble électroni-

que 14 est relié aux moyens de commande 15 des électro-

vannes, ainsi qu'à des capteurs immergés de surveillan-

ce 16, 17, 18, 19. L'ensemble électronique 14 sera dé-

crit plus loin en détail. Les capteurs fournissent à l'ensemble électronique 14, des signaux représentatifs des valeurs de paramètres permettant de surveiller le

fonctionnement de la tête de puits. Ces paramètres peu-

vent être par exemple le débit du fluide liquide ou gazeux circulant dans la tête de puits, la pression de ce fluide, sa température, la pression extérieure, etc... Les capteurs 16, 17, 18, 19 peuvent être reliés aux moyens électroniques de commande 14, par exemple par des moyens d'acquisition 20 des signaux fournis par les capteurs. Les moyens d'acquisition 21, 22, reliés aux capteurs 16, 17 peuvent être par exemple de type analogique, tandis que les moyens d'acquisition 23, 24

reliés aux capteurs 18, 19 peuvent être de type numéri-

que. Le dispositif comprend aussi des moyens de liaison 25, reliés à l'ensemble électronique 14 et à une station 26 de commande et de surveillance située à la surface du milieu liquide. Les moyens de liaison 25

sont reliés à la station 26 par une ligne de transmis-

sion 27 qui fournit aux moyens de liaison 25, des si-

gnaux d'alimentation en énergie électrique, pour l'en-

semble électronique 14 et pour les moyens de commande

des électrovannes et l'ensemble 20 des capteurs.

Cette ligne de transmission fournit égalemnent, comme on le verra plus loin en détail, des signaux de test de l'ensemble électronique 14 et des signaux de commande des éLectrovannes; elle transmet enfin vers La station

26, grâce aux moyens de Liaison 25, des signaux résuL-

tant de ces tests. Les communications dans la ligne 27

et dans les moyens de Liaison 25 sont de type bidirec-

tionnel (FuLL-Duplex). La ligne 27 est par exemple un

câble coaxial.

L'ensembLe électronique 14 comprend deux voies de contrôle 28, 29 qui seront décrites plus loin

en détail. La première voie 28 est une voie de comman-

de et de surveillance, reliée aux moyens de commande 15 des éLectrovannes et aux capteurs 16, 17,..., 19, par l'intermédiaire des moyens d'acquisition 21, 22,...,

24. Cette première voie est alimentée en énergie élec-

trique par les moyens de liaison 25 eux-mêmes alimentés par La station 26, à travers la ligne 27. La deuxième

voie 29 est une voie de commande des moyens 15 de com-

mande des électrovannes; cette deuxième voie est ati-

mentée en énergie électrique par les moyens de liaison , eux-mêmes alimentés par la station 26, à travers la ligne 27. Cette deuxième voie, ainsi que les moyens de commande 15 des électrovannes sont aussi reliés à une

source autonome 30 d'alimentation en énergie éLectri-

que, indépendante de la ligne 27 et contenue dans l'en-

ceinte étanche 6. Cette source autonome peut être cons-

tituée par exemple par deux batteries d'accumulateurs 31, 32, alimentant respectivement la deuxième voie 29

et les moyens de commande 15 des électrovannes.

Les moyens de liaison 25 comprennent une in-

terface 33 reliée aux deux voies 28, 29. Ils compren-

nent aussi des modulateurs-démodulateurs reliés à cette

interface. Dans l'exemple considéré, le nombre de modu-

lateurs-démodulateurs a été limité à deux. Un circuit séparateur 36 (tel qu'un filtre par exemple) est relié aux modulateurs-démodulateurs 34, 35, pour séparer les signaux d'alimentation électrique des composants du dispositif et Les différents signaux transmis par la station 26 vers les deux voies de contrôle. Les moyens de Liaison comprennent aussi un circuit mélangeur 37 relié aux deux modulateurs-démodulateurs 34, 35 pour

mélanger les signaux transmis par les deux modulateurs-

démodulateurs 34, 35 vers la station 26, à travers la ligne 27. Enfin, les moyens de liaison 25 comprennent des moyens d'alimentation 38 reliés au séparateur 36, pour recevoir de celui-ci l'énergie électrique fournie par la ligne. Les moyens d'alimentation 38 sont reliés aux modulateursdémodulateurs 34, 35, à l'interface 33,

aux deux voies de contrôle 28, 29, aux moyens d'acqui-

sition 20 des signaux fournis par les capteurs, ainsi qu'aux moyens de commande 15 des électrovannes, pour

les alimenter en énergie électrique. Ces moyens d'ali-

mentation sont en fait constitués par des convertis-

seurs alternatif-continu 39, 40, 41, 42 qui reçoivent

un courant alternatif transmis par la ligne 27 à tra-

vers le séparateur 36 et qui fournissent respectivement des courants continus sur leurs sorties. Le courant

alternatif est appliqué sur les entrées des convertis-

seurs par un transformateur 43, dont un enroulement primaire est branché sur une sortie du séparateur et

dont les enroulements secondaires sont reliés aux en-

trées des convertisseurs 39, 40, 41, 42.

La première voie 28 comprend un premier cal-

culateur 44 relié à une première mémoire 45; ce pre-

mier calculateur est aussi relié aux moyens d'acquisi-

tion 21, 22, 23, 24 des signaux analogiques ou numéri-

ques fournis par les capteurs 16, 17; 18, 19. Des sor-

ties de ce premier calculateur sont aussi reliées res-

pectivement aux moyens de commande 7, 8, 9 des électro-

vannes 10, 11, 12; des entrées-sorties de ce calcula-

teur sont reliées à l'interface 33; le calculateur est 1 0 aussi relié aux moyens 39, 40 d'alimentation en énergie électrique. Ces moyens d'alimentation sont redondants, pour des raisons de sécurité et alimentent également

l'interface 33 et Les modulateurs-démoduLateurs 34, 35.

Les moyens d'alimentation 41 alimentent Les moyens de

commande 7, 8, 9 des électrovannes 10, 11, 12.

La deuxième voie 29 comprend un deuxième cal-

cuLateur 46 relié à une deuxième mémoire 47. Ce calcu-

Lateur est aussi relié, par des sorties, aux moyens de commande 7, 8, 9 des électrovannes 10, 11, 12; des entrées-sorties de ce calculateur sont reLiées à L'interface 33. Le deuxième caLculateur 46 et les moyens de 'commande 7, 8, 9 des électrovannes, sont

reliés à L'alimentation électrique autonome 30, indé-

pendante de l'énergie électrique fournie par la ligne

27, ainsi qu'aux moyens d'alimentation 38. Le calcula-

teur 46 et Les moyens de commande 7, 8, 9 des électro-

vannes peuvent donc être alimentés par La batterie--

d'accumulateurs 31, 32, en cas de rupture de la Li-

gne 27.

Les mémoires 45, 47 des premier et deuxième calculateurs 44, 46 contiennent, comme on le verra plus Loin en détail, des programmes ou microprogrammes de

gestion de transmission de signaux de commande, de sur-

veillance et de test, échangés entre les calculateurs 44, 46 et la station 26, par l'intermédiaire des moyens de liaison 25 de la ligne 27. Ces programmes ou microprogrammes permettent notamment de déclencher une alarme en cas d'incident de transmission de messages,

entre la station 26 et les calculateurs 44, 46.

La mémoire 47 du deuxième calculateur con-

tient notamment un programme ou un microprogramme de sécurité prédéterminé pour que le deuxième calculateur déclenche la fermeture des vannes en cas d'incident de

transmission dans les moyens de Liaison 25, ou de dé-

faut de fonctionnement de ces moyens de liaison, ou de

rupture de La ligne 27, ce calculateur étant alors ali-

menté de façon autonome par les moyens d'alimentation

30. Ce programme ou microprogramme peut aussi interve-

nir Lors de certaines opérations de maintenance de la

tête de puits.

Comme on le verra plus loin en détail, le

deuxième calculateur reçoit périodiquement de la sta-

tion 26, à travers la ligne 27 et les moyens de liaison , des signaux d'initialisation d'un compte à rebours

réglable; le programme ou le microprogramme de sécuri-

té déclenche la fermeture des vannes, lorsque ce deuxième calculateur n'a pas reçu de nouveau signal d'initialisation avant la fin de l'une des périodes de comptage.

La première voie 28 de commande et de sur-

veillance constitue la voie principale du dispositif.

Elle permet, comme on le verra plus loin en détail, la gestion du dialogue avec la station 26 en surface, la

commande des électrovannes, les acquisitions numéri-

ques et analogiques. La deuxième voie 29 constitue une voie secondaire, de configuration réduite, qui reste en

veille en permanence et qui est activée en cas de dé-

faillance constatée sur la voie principale, pour per-

mettre à l'ensemble du dispositif de continuer à fonc-

tionner dans un mode dégradé. Les seules fonctions de la voie secondaire sont la gestion du dialogue avec la

surface et la commande des électrovannes en cas de rup-

ture ou d'incident sur la liaison 27 ou d'incident de fonctionnement des moyens de liaison 25 ou de la voie principale 28. Chacun des calculateurs peut communiquer

avec la surface par l'intermédiaire des moyens de liai-

son 25, selon une communication de type full-duplex.

Cette communication peut être établie à travers l'in-

terface 33 par l'un ou l'autre des modulateurs 34, 35

et par le mélangeur 37. Un défaut de l'un des modula-

teurs-démodulateurs ne bloque pas La communication de chacun des calculateurs avec la station en surface. Les protocoles essentiels de communication entre la station en surface et les voies de commande et de surveillance

seront décrits plus loin.

Les électrovannes utilisées sont de type bis-

table à verrouillage hydraulique et comprennent notam-

ment deux solénoldes de commande pour chacune de leurs

positions stables. L'un de ces deux solénoides est com-

mandé par le calculateur 44 par exemple, tandis que

l'autre solénolde est commandé par le calculateur 46.

Cette redondance agit dans le sens de la sécurité du dispositif. Chaque électrovanne possède donc quatre solénoldes (2 soLénoldes par position stable). En fait, la deuxième voie 29 reste en veiLLe en permanence et n'est activée par un message spécifique retransmis sur la ligne 27, qu'en cas de défaillance de la première voie 28. La station de surface, qui n'est pas décrite

ici en détail, comprend bien entendu des moyens d'émis-

sion et de réception de données, des moyens de traite-

ment de ces données, ainsi que des moyens d'alimenta-

tion en courant alternatif. La redondance des princi-

paux éléments du dispositif (calculateurs, alimenta-

tions, modulateurs-démodulateurs) ainsi que la présen-

* ce d'alimentations électriques autonomes, permet au dispositif d'agir dans le sens de la sécurité en cas d'incident nécessitant la fermeture des vannes de la tête de puits. Cette mise en sécurité est, comme on le verra plus loin en détail, temporisée à partir d'ordres transmis par la station en surface, même en cas de rupture de la ligne 27. On n'a pas représenté sur cette figure l'alimentation des électrovannes par un fluide de commande. Cette alimentation peut être

soit une source autonome immergée à proximité des élec-

trovannes, soit une liaison hydraulique reliant ces

électrovannes avec la station en surface.

La figure 2 est un organigramme qui représen-

te les opérations de commande de fermeture des vannes en cas d'incident, par exemple en cas de coupure de la ligne 27. Ces opérations sont en fait effectuées par le

calculateur 46 de la deuxième voie 29. ElLes compren-

nent essentiellement un compte à rebours effectué par le deuxième calculateur 46, déclenché périodiquement à

partir de la station 26 avant que chaque compte n'at-

teigne la valeur 0. En fait, la mise en sécurité du

puits (fermeture des vannes par commande des électro-

vannes), selon une séquence préprogrammée dans la mé-

moire 47 du deuxième calculateur 46, s'effectue de la manière suivante: la station de surface 26 transmet à travers la ligne 27 et les moyens de Liaison 25, vers le deuxième calculateur 46, un signal de chargement d'une valeur prédéterminée dans un compteur de compte à rebours du calculateur 46. Cette valeur prédéterminée,

qui est rechargée périodiquement, peut être fixe ou va-

riable selon les besoins déterminés de la station 26.

Si le compte à rebours n'atteint pas la valeur 0 avant le rechargement du compteur (avant-la fin de la période

de comptage), un nouveau compte à rebours est déclen-

ché. Si au contraire la valeur du compte à rebours at-

teint la valeur 0 à la fin d'une période de comptage, avant chargement d'une nouvelle valeur de comptage, c'est qu'un incident s'est produit sur la ligne 27 ou dans les moyens de liaison 25, ou que la station 26,

pour des raisons de maintenance n'a pas transmis d'or-

dre de chargement du compte à rebours. Alors le deuxiè-

me calculateur 46 déclenche, par l'intermédiaire des

moyens de commande 15, la fermeture des vannes 2 com-

mandées par les électrovannes 13.

Il est à remarquer que la mise en sécurité du puits, selon une séquence préprogrammée, peut donc être temporisée à volonté lorsque La liaison est interrompue volontairement. C'est le cas par exemple lorsque la station 26 souhaite effectuer des opérations de mainte- nance dans la station en surface ou des opérations de test en général. Ce système de compte à rebours permet une intervention de maintenance de la tête de puits ou de la station en surface, de longue durée, lorsque le

compteur a été chargé avec une valeur importante cor-

respondant à la durée prévue de cette intervention.

Pendant cette interruption qui n'est pas causée par la rupture de la Ligne, Le calculateur 46 de La deuxième voie de contr6Le permet de poursuivre la production de pétrole ou de gaz, puisque, dans ce cas, les vannes ne doivent pas être fermées. Le dispositif qui comprend une alimentation électrique autonome 30 permet aussi de s'affranchir des conséquences de coupure brève de

l'alimentation électrique provenant de la station 26.

La mise en sécurité de la tête de puits se fait selon une séquence programmée, spécifique du puits considéré et spécifique des procédures d'exploitation de ce puits. Cette séquence préprogrammée est écrite par exempte, de manière définitive, dans La mémoire du

calculateur; cette mémoire peut être au moins partiel-

lement une mémoire morte. Cette séquence préprogrammée

de fermeture des vannes permet alors d'arrêter La pro-

duction dans des conditions qui ne perturbent pas la

réouverture des vannes après cette interruption.

Les figures 3A, 3B, 3C, 3D sont des organi-

grammes permettant de mieux comprendre l'exécution d'un ordre par les moyens électroniques 14 de commande, à partir d'un message transmis sur la ligne 27 par La

station 26. L'exécution d'un ordre, à partir d'un mes-

sage fourni par la station de surface 26, nécessite

quatre grandes étapes subdivisées en plusieurs opéra-

tions représentées sur les organigrammes des figures 3A, 3B, 3C, 3D. Sur ces figures, Les termes "voie", ou

"voie 1" ou "voie 2" désignent des voies de télétrans-

mission qui ne doivent pas être confondues avec les

première et deuxième voies de contrôle 28, 29 mention-

nées plus haut et qui sont essentieLLement constituées par les calculateurs 45, 46, leurs mémoires associées 44, 47, les moyens d'acquisition 20 et les moyens de commande 15 des électrovannes. Chacun des Modem 34 ou met en oeuvre deux voies de télétransmission: L'une dansle sens du dispositif immergé vers La station en surface, l'autre dans le sens de La station en surface vers le dispositif immergé. On dispose donc de quatre possibilités pour établir une communication à double sens (FuLLDuplex) entre La station de surface et Le dispositif immergé. Si on désigne par "descente" une transmission de La station vers Le dispositif immergé et par "montée" une transmission du dispositif immergé vers la station en surface, ces quatre possibilités sont les suivantes: - descente par le Modem 34 et remontée par le Modem 34, - descente par le Modem 34 et remontée par le Modem 35, - descente par Le Modem 35 et remontée par Le Modem 35,

- descente par le Modem 35 et remontée par le Modem 34.

Ces quatre possibilités sont à la disposition

de chacun des calculateurs 44 et 46.

Tout d'abord, La station 26 qui doit trans-

mettre aux moyens électroniques de commande et de sur-

veillance, un message permettant l'exécution d'un or-

dre, va d'abord tester La première possibilité de com-

munication par exemple, puis, en cas de défaillance de

cette première possibilité, tester la deuxième possibi-

lité et ainsi de suite. En cas de défaillance simulta-

née des quatre possibilités de communication, une alar-

me va être déclenchée dans la station. C'est précisé-

ment ce qui est représenté sur l'organigramme de la figure 3A: la station émet tout d'abord un message sur la première voie de descente (du Modem 34 par exemple) et demande une réponse sur la première voie de montée. Si la réponse fournie par les moyens électroniques de commande et de surveillance 14 est correcte, le message

est traité par ces moyens 14. Si au contraire, la ré-

ponse des moyens électroniques 14 d'émission du message

sur la première voie de montée est incorrecte, ce mes-

sage est réémis selon l'une des trois possibilités res-

tantes de transmission et le processus recommence alors de la même façon; si la réponse est alors correcte, le

message est traité. Si au contraire la réponse est in-

correcte et si les quatre possibilités de communication

ont été essayées, une alarme est déclenchée par la sta-

tion en surface, pour indiquer qu'il est impossible de

communiquer sur L'ensemble des quatre voies.

L'organigramme de la figure 3B représente les principales opérations effectuées en synchronisme par

les moyens électroniques 14, et par la station de sur-

face 26. Au début, ces moyens électroniques 14 sont dans une phase d'attente de message. S'il y a réception d'un message sur la première voie de "descente", le calculateur 44 par exemple va vérifier si ce message est valide par tout procédé connu de vérification. Si ce message est valide, l'ordre correspondant va être

exécuté; le calculateur qui a accepté ce message ré-

pond par l'une des deux voies de "montée" que ce messa-

ge est accepté. Si au contraire, le message reçu sur la

première voie de "descente" est invalide, le calcula-

teur, sur cette voie, est de nouveau en phase d'attente de message. Si le calculateur déclare ne recevoir aucun message, les mêmes opérations que celles décrites plus

haut sont effectuées sur la deuxième voie de "descen-

te". Si le calculateur déclare recevoir un message, ce message est testé pour reconnaître sa validité. Si ce

message est valide sur la deuxième voie, l'ordre cor-

respondant est exécuté et une réponse est fournie par la voie de "montée" requise pour indiquer que ce messa- ge a été accepté. Si au contraire le message reçu sur la deuxième voie est invalide, le calculateur sur la deuxième voie se replace en attente. Toute la procédure de test des voies de communication qui vient d'être décrite s'applique aussi bien à l'un ou L'autre des

calculateurs 44 ou 46.

L'exécution d'un message par l'un ou L'autre

des calculateurs 44 ou 46 sur l'une quelconque des qua-

tre possibilités ou voies de télétransmission se fait

en fait en plusieurs étapes: il y a tout d'abord émis-

sion par la station en surface d'un message de prépara-

tion puis, après vérification par Le calculateur de fond concerné, de ce message, l'émission d'un message d'exécution. C'est précisément ce qui est représenté sur l'organigramme de la figure 3C. La station 26 de surface émet un message de préparation. Cette station compare ensuite le message émis avec la réponse fournie

par le calculateur de fond pour vérifier si cette ré-

ponse est correcte. Si cette comparaison est bonne, il

y a alors émission par la station du message d'exécu-

tion de l'ordre. Si au contraire, la comparaison entre

le message émis et la réponse du dispositif est mauvai-

se, la station émet sur une autre voie de télétransmis-

sion, et effectue le même genre de comparaison que pré-

cédemment. S'il y a impossibilité de communiquer sur aucune des voies de télétransmission, une alarme est déclenchée. Au contraire, s'il n'y a pas impossibilité de communiquer c'est que le dispositif peut recevoir un

autre message et les opérations qui viennent d'être dé-

crites recommencent de la même façon: Emission d'un

nouveau message de préparation, par la station 26.

La figure 3D est un organigramme qui repré-

sente les opérations effectuées par les moyens de com-

mande du dispositif, en synchronisme avec les opéra-

tions décrites dans l'organigramme de la figure 3C; lorsque les moyens de commande 14 reçoivent un message de préparation par l'une des voies de télétransmission, ce message reçu est réémis vers La station 26 o il va être testé de la manière indiquée plus haut. Cette voie

de communication est alors en attente du message d'exé-

cution, puis reçoit ensuite ce message d'exécution. A

la réception du message d'exécution, la voie de comman-

de concernée compare le message de préparation avec le message d'exécution. Si cette comparaison est bonne, il y a exécution de l'ordre correspondant au message d'exécution. Si au contraire, cette comparaison est mauvaise, la voie de commande qui a reçu te message de

préparation se replace en attente du message d'exécu-

tion. Les mêmes opérations que celtles qui ont été dé-

crites plus haut recommencent alors de la même façon: attente du message d'exécution, réception du message d'exécution, comparaison du message de préparation avec

Le message d'exécution, etc...

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande et de surveillance

d'une tête de puits immergée dans un liquide compre-

nant, dans une enceinte immergée étanche (6), des

moyens de commande (7, 8, 9) d'électrovannes de comman-

de d'ouverture ou de fermeture de vannes (3, 4, 5) de

la tête de puits, un ensemble électronique (14) de com-

mande et de surveillance de la tête de puits relié aux moyens (7, 8, 9) de commande des électrovannes et à des capteurs (16,...,18) immergés de surveillance, des moyens de liaison (25) reliés à l'ensemble électronique

(14) et à une station (26) de commande et de surveil-

lance à la surface du milieu liquide, par une ligne de transmission (27), la ligne de transmission fournissant aux moyens de liaison (25) des signaux d'alimentation en énergie électrique pour l'ensemble électronique et

pour les moyens de commande des éLectrovannes, des si-

gnaux de commande des moyens de commande des électro-

vannes, des signaux de tests de l'ensemble électroni-

que, cette ligne (27) transmettant vers la station (26) des signaux résultant de ces tests, caractérisé en ce

que l'ensemble électronique (14) de commande et de sur-

veillance comprend deux voies (28, 29), la première de

ces voies (28) étant une voie de commande et de sur-

veillance reliée aux moyens de commande (7, 8, 9) des électrovannes (10, 11, 12) et aux capteurs (16,...,18),

cette première voie étant alimentée en énergie électri-

que par les moyens de liaison (25) eux-mêmes alimentés par la ligne (27) reliée à la station, la deuxième voie (29) étant une voie de commande des moyens de commande

(15) des électrovannes, cette deuxième voie étant ali-

mentée en énergie électrique par les moyens de liaison (25) eux-mêmes alimentés par la ligne (27), cette deuxième voie ainsi que les moyens de commande des électrovannes étant aussi reliés à une source autonome

d'alimentation en énergie électrique (30), indépendan-

te de Ladite Ligne (27) et contenue dans ladite encein-

te (6), chacune des voies ainsi que la Liaison (25) étant capable d'établir des communications bidirec-

tionnelles avec La station (26).

2. Dispositif selon La revendication 1, ca-

ractérisé en ce que Les moyens de Liaison (25) compren-

nent une interface (33) reliée aux deux voies (28, 29)

et des modulateurs-démodulateurs (34, 35) reliés à cet-

te interface et à un circuit séparateur (36) Lui-même relié à la ligne de transmission (27), ce circuit (36)

séparant les signaux d'alimentation en énergie électri-

que et les différents signaux transmis par la station (26) vers les deux voies, un circuit mélangeur (37) relié aux modulateurs-démodulateurs (34, 35) et à la ligne de transmission (27), ce circuit mélangeant les signaux transmis-par les deux voies, vers la station, et des moyens d'alimentation (38) reliés au séparateur

pour recevoir l'énergie électrique fournie par la li-

gne, et reliés aux modulateurs-démodulateurs, à l'in-

terface, aux deux voies, ainsi qu'aux moyens de comman-

de des électrovannes, pour les alimenter en énergie électrique.

3. Dispositif selon la revendication 2, ca-

ractérisé en ce que la première voie (28) comprend un premier calculateur (44) relié à une première mémoire (45), aux capteurs (16,...,18) par des moyens (20) d'acquisition des signaux fournis par ces capteurs, aux

moyens (15) de commande des électrovannes, à l'interfa-

ce (33), et aux moyens (38) d'alimentation en énergie

électrique, la deuxième voie (29) comprenant un deuxiè-

me calculateur (46) relié à une deuxième mémoire (47),

aux moyens (15) de commande des électrovannes, à l'in-

terface (33) et aux moyens (38) d'alimentation en éner-

gie électrique, ce deuxième calculateur ainsi que les moyens de commande des électrovannes étant aussi reliés à la source autonome (30) d'alimentation électrique, indépendante de l'énergie électrique fournie par ladite Ligne.

4. Dispositif selon la revendication 3, ca-

ractérisé en ce que lesdites mémoires (45, 47) des pre-

mier et deuxième calculateurs (44, 46) contiennent des

programmes ou microprogrammes de gestion de transmis-

sions des signaux de commande, de surveillance et de test entre les calculateurs (44, 46) et la station

(26), et de déclenchement d'une alarme en cas d'inci-

dent de transmission.

5. Dispositif selon La revendication 4, ca-

ractérisé en ce que la mémoire (47) du deuxième calcu-

lateur (46) contient en outre un programme ou un micro-

programme de sécurité pour que le deuxième calculateur déclenche une procédure prédéterminée de fermeture des vannes en cas d'incident de transmission dans Les moyens de liaison (25), ou de défaut de fonctionnement

de ces moyens de liaison, ou de rupture de ladite li-

gne (27).

6. Dispositif selon la revendication 5, ca-

ractérisé en ce que ledit deuxième calculateur (46)

reçoit périodiquement de ladite station (26) des si-

gnaux d'initialisation d'un compte à rebours réglable,

le programme ou le microprogramme de sécurité déclen-

chant la fermeture des vannes lorsque le deuxième cal-

culateur (46) n'a pas reçu de nouveau signal d'initia-

lisation avant la fin de l'une desdites périodes.