FR3039013A1 - Alimentation electrique de capteurs protegee contre les defauts de mise a la terre pour des capteurs de fond de puits - Google Patents

Alimentation electrique de capteurs protegee contre les defauts de mise a la terre pour des capteurs de fond de puits Download PDF

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Abstract

Un système de livraison de données et d'énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits est connecté à un moteur de fond de puits via un câble d'alimentation triphasée. Une alimentation électrique CA et un module de données de capteur sont électriquement connectés, à un instant sélectionné, à un des deux conducteurs (phases) parmi les trois conducteurs (phases) pour fournir des signaux de données et d'alimentation aux capteurs de fond de puits. Si un défaut de mise à la terre est détecté sur une des deux phases connectées, un module d'isolation isole la phase mise à la terre et commute sur la phase connectée non mise à la terre pour continuer la transmission des signaux de données et d'alimentation. Une fréquence de l'alimentation électrique CA, une fréquence de communication de données et une fréquence de commutation d'un dispositif d'entraînement commandant le moteur de fond de puits sont orthogonales entre elles afin de réduire des interférences. Une communication de la surface au fond du puits peut survenir en ajustant une tension et/ou une fréquence et/ou une phase de l'alimentation électrique CA commandée par un processeur.

Description

ALIMENTATION ÉLECTRIQUE DE CAPTEURS PROTÉGÉE CONTRE LES DÉFAUTS DE MISE À LA TERRE POUR DES CAPTEURS DE FOND DE PUITS
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne en général des systèmes d’alimentation électrique en fond de puits et, plus spécifiquement, un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits.
CONTEXTE DE L’INVENTION
Des systèmes d'extraction artificiels, tels que des systèmes ESP (systèmes de pompe submersible électrique), sont souvent utilisés dans des puits de production d’hydrocarbures pour pomper des fluides du puits vers la surface. Un système ESP classique inclut typiquement une pompe centrifuge qui est entraînée par une alimentation en tension triphasée et un dispositif d’entraînement à vitesse variable, les deux situés à la surface, qui délivrent l’énergie triphasée au moteur de fond de puits via un câble d’alimentation triphasé. En plus, des signaux de données entre la surface et des capteurs de fond de puits sont également transmis par le câble d’alimentation. De tels signaux incluent diverses données concernant des performances de composants de fond de puits et des mesures de fond de puits.
Un problème survient toutefois lorsqu’une ou plusieurs des phases sont mises à la terre le long du câble d’alimentation. Lorsque cela apparaît, une transmission de données n’est pas fiable ou n’est pas possible par le câble d’alimentation selon l’emplacement auquel le câble est mis à la terre.
Par conséquent, il existe un besoin dans l’art pour un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre à utiliser dans un environnement de fond de puits.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Divers modes de réalisation de la présente invention seront mieux compris suite à la lecture de la description détaillée ci-dessous faite en référence aux dessins annexés des divers modes de réalisation. Sur les dessins, des numéros de référence identiques peuvent indiquer des éléments identiques ou fonctionnellement similaires.
La figure 1 est une illustration schématique d’un système de puits utilisant un sÿstème de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre, selon certains modes de réalisation illustratifs de la présente invention.
La figure 2 est une illustration simplifiée d’un schéma de principe qui montre le fonctionnement et des caractéristiques d’un mode de réalisation illustratif d’un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre.
La figure 3 est un organigramme d’un flux de travaux pour ajuster l’alimentation électrique et commuter une phase, mis en œuvre dans le système de livraison de données et d énergie protégé contre des défauts dp mise à la terre illustré sur la figure 2.
La figure 4 est un schéma de principe d’un système informatique illustratif dans lequel des modes de réalisation de la présente invention peuvent être mis en œuvre.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Des modes de réalisation illustratifs et des procédés associés de la présente invention seront décrits ci-dessous tels qu’ils peuvent être employés dans un système de livraison de données et d énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits. Des modes de réalisation de la présente invention concernent le développement d’une alimentation électrique pour des capteurs de fond de puits pour des puits de pétrole, avec des pompes submersibles électriques, qui est opérationnelle même si une des phases du moteur submersible est mise à la terre et qui n’interfère pas avec une communication de données et avec une fréquence de commutation d’un dispositif d’entraînement couplé au moteur submersible. À des fins de clarté, toutes les caractéristiques d’une mise en œuvre réelle ou d’un procédé réel ne sont pas décrites dans ce mémoire. On appréciera bien sûr que, dans le développement d’un tel mode de réalisation réel, de nombreuses décisions spécifiques à la mise en œuvre doivent être prises pour accomplir les objectifs spécifiques des développeurs, tels que la conformité à des contraintes relatives au système et relatives aux affaires, qui peuvent varier d’une mise en œuvre à l’autre. D’ailleurs, on appréciera qu un tel effort de développement puisse être complexe et coûteux en temps, mais serait néanmoins une routine entreprise par l’homme du métier tirant profit de cette invention. D’autres aspects et avantages des divers modes de réalisation et des procédés associés de l’invention deviendront évidents après 1 étude de la description et des dessins suivants.
Comme cela a été décrit ici, des modes de réalisation illustratifs de la présente invention se rapportent à un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits. Dans un mode de réalisation généralisé, une alimentation électrique triphasée à une surface fournit une énergie triphasée à un moteur de fond de puits (par exemple, un moteur de système ESP) via un câble à trois conducteurs. Un module de capteurs de fond de puits est connecté au moteur de fond de puits via une connexion en étoile. Une alimentation électrique CA (alimentation électrique à courant alternatif) à la surface est électriquement connectée à un instant à un des deux conducteurs (phases) sélectionnés parmi les trois conducteurs (phases) afin de fournir de cette façon des signaux d alimentation CA au module de capteurs de fond de puits. Un module de données de capteur à la surface est également connecté électriquement à un instant à un conducteur (phase) desdits deux conducteurs (phases) pour communiquer des signaux de données vers et depuis le module de capteurs de fond de puits. Des modules d’isolation sont connectés entre l’alimentation électrique CA et le module de données de capteur et les deux conducteurs pour isoler sélectivement un des deux conducteurs en réponse à un défaut de mise à la terre apparaissant le long du conducteur isolé. De cette façon, l’alimentation électrique CA et le module de données de capteur sont tous deux connectés à un conducteur (phase) à un instant. La commutation de ce conducteur à un autre conducteur (phase) des deux conducteurs connectés aux modules d’isolation survient lorsque le défaut de mise à la terre est détecté sur le conducteur connecté (phase).
Durant un fonctionnement normal de ce mode de réalisation généralisé, des signaux de données et d’alimentation des capteurs de fond de puits sont transmis par un seul des deux conducteurs connectés. Toutefois, si un défaut de mise à la terre est détecté sur le troisième conducteur non connecté, des signaux de données et d’alimentation continuent d’être transmis par le seul conducteur qui est connecté au système de livraison de données et d’énergie. Lorsqu’un défaut de mise à la terre est détecté sur un des deux conducteurs connectés, le module d’isolation isole le conducteur connecté mis à la terre et commute le conducteur non mis à la terre si nécessaire. Il en résulte que des signaux de données et d’alimentation continuent d’être communiqués par le seul conducteur connecté restant.
Certains modes de réalisation illustratifs décrits ici ne fournissent pas plus de circuits que nécessaires pour garder la protection contre un défaut de mise à la terre et une communication de données robuste. Puisque la plupart des moteurs de fond de puits s’arrêtent lorsque deux des trois conducteurs sont mis à la terre, il n’y a pas de besoin pour le système de données et d’alimentation de la présente invention d’être connecté à plus de deux conducteurs. Toutefois, de nombreux systèmes de l’état de la technique se connectent en fait aux trois conducteurs, ajoutant ainsi des circuits inutilement compliqués et coûteux à leur conception. Des modes de réalisation de la présente invention tirent toutefois avantage de cette caractéristique d’arrêt du fait que seulement deux des trois conducteurs sont connectés au système de livraison de données et d’énergie. Lors de l’apparition d’un défaut de mise à la terre sur l’un quelconque des trois conducteurs, le système de livraison de données et d’énergie continue de communiquer par l’un des deux conducteurs connectés. Si un défaut de mise à la terre apparaît sur deux des trois conducteurs, le système de livraison de données et d’énergie permettra encore la transmission de signaux de données et d’alimentation (avec l’hypothèse que le conducteur non mis à la terre est un conducteur connecté) même si le moteur s’est arrêté, ce qui est spécialement utile durant des conditions temporaires d’arrêt du moteur. Le système est conçu pour fonctionner continuellement avec l’un quelconque des trois conducteurs (phases) mis à la terre. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, avec deux conducteurs (phases) ou plus mis à la terre, le système peut encore fonctionner en fonction de la gravité et de l’emplacement du défaut de mise à la terre. Par conséquent, une protection efficace et robuste contre un défaut de mise à la terre et une communication de données efficace et robuste sont fournies à moindres coûts.
La figure 1 est une illustration schématique d’un système de puits utilisant un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre, selon certains modes de réalisation illustratifs de la présente invention. Le système de puits 10 inclut un puits de forage 12 s’étendant à travers diverses strates terrestres, incluant une zone de production 20. À 1 intérieur du puits de forage 12 sont installées une enveloppe 16 et une chaîne d’outils 14 qui, dans cet exemple, est une chaîne de production. Une garniture d’étanchéité 18 est illustrée positionnée au-dessus d un ensemble de valves fixes 22, d un anneau de scellement 24 formé entre la chaîne de production 14 et l'enveloppe 16 du puits de forage et isolant l’intervalle de production. Un moteur de fond de puits 19 (par exemple, une pompe submersible de fond de puits, telle qu’un système ESP ou un autre système d’extraction artificiel) est positionné au fond de puits depuis l’ensemble de valves fixes 22 pour pomper le fluide de production de la formation à la surface 26. Le moteur de fond de puits 19 est couplé par une jonction 21 à une pompe 23. Comme on le sait dans la technique de l’art, l’ensemble de valves fixes 22 évite un flux de retour du fluide dans le moteur de fond de puits 19 lorsque la pompe 23 est arrêtée à des fins de maintenance, de procédures d’injection, de tests de pression, etc.
Un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre 100 est positionné à la surface 26. Comme cela sera décrit plus en détail ci-dessous, le système de livraison de données et d’énergie 100 fournit une énergie triphasée au moteur de fond de puits 19 via un câble d’alimentation triphasée 30, qui est un câble à trois conducteurs. Le système de livraison de données et d’énergie 100 fournit également une énergie CA via le câble d’alimentation 30 à un module de capteurs de fond de puits 11 qui est connecté au moteur de fond de puits 19. En plus, le système de livraison de données et d’énergie 100 permet également une communication bidirectionnelle de données entre un module de données de capteur (non illustré) et un module de capteurs de fond de puits 11 via le câble d’alimentation 30.
Bien qu’ils soient décrits ici pour une utilisation dans une application de capteurs de système ESP de fond de puits, divers modes de réalisation de la présente invention peuvent être utilisés dans n’importe quel système de fond de puits qui utilise une communication à courant porteur à trois conducteurs, telle que, par exemple, certaines applications filaires, des applications de diagraphie en cours de forage (LWD), des applications de mesures en cours de forage (MWD), des applications à câbles lisses, etc., telles qu elles sont comprises par l’homme du métier tirant profit de cette invention. D’ailleurs, bien qu ils soient illustrés sur la figure 1 dans un puits de forage vertical avec enveloppe, des modes de réalisation illustratifs de la présente invention fonctionneront dans toute orientation, et dans un trou ouvert ou enveloppé. On doit comprendre que les modes de réalisation de l’invention peuvent être utilisés selon de nombreux procédés, incluant des procédures de production, de maintenance, de réalisation, de test, de forage, de fracturation, de réparation, etc.
La figure 2 est une illustration d’un schéma de principe simplifié qui montre le fonctionnement et les caractéristiques d’un mode de réalisation illustratif du système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre 100. Comme cela a été établi précédemment, le système de livraison de données et d’énergie 100 fournit de l’énergie et une communication de données au fond de puits via un câble d’alimentation 30. Le système de livraison de données et d’énergie 100 inclut une entrée de tension triphasée 102 (par exemple, une tension efficace de 480 V à une fréquence de 60 Hz) qui alimente un dispositif d’entraînement à vitesse variable (VSD) 104 qui commande la vitesse du moteur de fond de puits 19 à 1 aide d’un contrôleur (non illustré). Par exemple, la sortie du dispositif d entraînement à vitesse variable 104 peut être une sortie de tension triphasée de 480 V (valeur efficace) ayant une fréquence variable générée par des circuits de commutation (non illustrés) du dispositif d’entraînement à vitesse variable 104, la fréquence variable de commutation commandant la vitesse du moteur de fond de puits 19. Un transformateur élévateur facultatif 106 peut être connecté entre le dispositif d’entraînement à vitesse variable 104 et le câble d’alimentation 30 pour augmenter le niveau de tension de la sortie de tension triphasée alimentant le moteur de fond de puits 19 via le câble d’alimentation 30. Le câble d’alimentation 30 peut s étendre sur des milliers de pieds dans le puits de forage où il est finalement connecté au moteur de fond de puits 19. Par une variation de la tension de sortie et de la fréquence de commutation du dispositif d’entraînement à vitesse variable 104, le contrôleur associé à ce dernier commande la vitesse du moteur de fond de puits 19.
Le câble d’alimentation 30 inclut un premier conducteur 108a, un deuxième conducteur 108b et un troisième conducteur 108c qui fournissent conjointement les trois phases d alimentation au moteur de fond de puits 19. Le moteur de fond de puits 19 est connecté aux conducteurs 108a,b,c via une connexion en étoile 110. Un module de capteurs de fond de puits 112 est connecté au point d’étoile 110, moyennant quoi les signaux de données et d’alimentation sont communiqués par le câble d’alimentation 30 comme cela sera décrit ci-dessous. Le module de capteurs 112 peut utiliser un grand nombre de capteurs, incluant, par exemple, des capteurs résistifs, magnétiques ou électriques capteurs. À la surface 26, le système de livraison de données et d’énergie 100 inclut en outre une l’alimentation électrique CA 114 variable (tension, fréquence et phase) pour fournir des signaux d’alimentation CA au module de capteurs de fond de puits 112. L’alimentation électrique CA 114 a une sortie de tension CA à haute fréquence. Dans ce mode de réalisation illustratif, l’alimentation électrique CA 114 est connectée uniquement au premier conducteur 108a et au deuxième conducteur 108b pour fournir ainsi les signaux d’alimentation CA. En général, la puissance CA de l’alimentation électrique CA 114 est transmise sur un des trois conducteurs 108a,b,c fournissant une énergie CA au moteur de fond de puits submersible 19. Un premier module d’isolation 118 est connecté à l’alimentation électrique CA 114 pour isoler de manière sélective le premier ou le deuxième conducteur 108a,b en réponse à un défaut de mise à la terre apparaissant le long du conducteur isolé 108a ou 108b. Il en résulte que les signaux d’alimentation CA continuent d être fournis par le seul conducteur connecté 108a ou 108b. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le couplage de puissance est mis en œuvre au fond de puits afin d’éliminer par filtrage la puissance du moteur à basse fréquence lorsqu’une des phases du moteur est mise à la terre.
Le premier module d’isolation 118 inclut un capteur de courant 116, un commutateur de haute tension 120 et des circuits de traitement 138 couplés à ceux-ci afin de produire une commutation du commutateur 140 entre le premier et le deuxième conducteur 108a et 108b. Le capteur de courant 116 est connecté en série à l’alimentation électrique CA 114 afin de détecter ainsi le courant fourni par l’alimentation électrique CA 114. Le niveau du courant détecté est un indicateur si un des conducteurs 108a,b est à la terre. Les circuits de traitement 138 (par exemple, un microprocesseur avec une mémoire non volatile) sont couplés au capteur de courant 116 et au commutateur de haute tension 120 pour commander l’isolation. Les circuits de traitement 138 peuvent être des circuits autonomes ou peuvent être le contrôleur qui est utilisé pour commander le dispositif d’entraînement à vitesse variable 104 et d’autres composants du système. Un premier couplage d’impédance adaptée 122 est connecté entre le capteur de courant 116 et le commutateur de haute tension 120 pour filtrer des signaux non voulus. Un second couplage d’impédance adaptée 126 est positionné entre le module de données de capteur 124 et le commutateur de haute tension 120 pour également filtrer des signaux non voulus. Le commutateur de haute tension 120 peut être, par exemple, un relais ou un contacteur haute tension.
On devrait noter que les circuits de traitement 138 peuvent inclure au moins un processeur ou un circuit analogique, qui se déclenche sur la base d’un seuil de courant, et un dispositif de stockage non transitoire et lisible par ordinateur, tous interconnectés via un bus système. Des instructions logicielles exécutables par le processeur pour la mise en œuvre des procédés illustratifs de communication de données et d’énergie décrits ici peuvent être stockées dans un dispositif de stockage local ou dans quelque autre support lisible par ordinateur. On doit également reconnaître que les mêmes instructions logicielles peuvent également être chargées dans le dispositif de stockage à partir d’un CD-ROM ou d’autres supports d’informations appropriés via des procédés avec ou sans fils. D’ailleurs, l’homme du métier appréciera que divers aspects de l’invention peuvent être mis en pratique avec un grand nombre de configurations de systèmes informatiques, incluant des dispositifs portatifs, des systèmes multiprocesseurs, des dispositifs électroniques basés sur des microprocesseurs ou programmables par l’utilisateur, des miniordinateurs, des ordinateurs centraux et des dispositifs similaires. N’importe quel nombre de systèmes informatiques et de réseaux d’ordinateurs est acceptable pour une utilisation avec la présente invention. L’invention peut être mise en pratique dans des environnements informatiques distribués où des tâches sont exécutées par des dispositifs de traitement à distance qui sont reliés par le biais d’un réseau de communication. Dans un environnement informatique distribué, des modules de programme peuvent être situés à la fois dans des supports de stockage informatique locaux et distants incluant des dispositifs de stockage à mémoire. La présente invention peut toutefois, être mise en œuvre en connexion avec divers matériels, logiciels ou une combinaison des deux dans un système informatique ou dans un autre système de traitement.
En référence de nouveau à la figure 2, pour commander la technique d’isolation durant le fonctionnement, le premier module d’isolation 118 détecte un défaut de mise à la terre le long du premier conducteur 108a ou du deuxième conducteur 108b. Une telle détection de défaut peut être accomplie d’un grand nombre de façons. Dans un premier mode de réalisation illustratif, des circuits de traitement 138 déterminent le courant du commutateur 120 à la position (a) (c’est-à-dire, connecté au conducteur 108a) et du commutateur 120 à la position (b) (c’est-à-dire, connecté au conducteur 108b) par une lecture des niveaux de courant détectés par le capteur 116 et ensuite par une comparaison des lectures. Par exemple, les lectures des niveaux de courant dans le commutateur 120 aux positions (a) et (b) peuvent être accomplies en plaçant le commutateur 120 à la position (a) à un instant A, en détectant le courant, et ensuite en stockant la lecture. À l’instant B, le commutateur 120 est placé à la position (b), le courant est détecté et la lecture est ensuite stockée. Les circuits de traitement 138 comparent ensuite les deux courants pour déterminer la position dans laquelle le commutateur 120 doit être placé. Lorsqu’un des premier ou deuxième conducteurs 108a,b est mis à la terre, le courant dans le conducteur mis à la terre augmente. Puisque les circuits de traitement 138 surveillent continuellement le courant au niveau des premier et deuxième conducteurs 108a,b, la lecture résultante d’un courant plus élevé demande aux circuits de traitement 138 de placer le commutateur 120 à une certaine position préférée. Une fois que le commutateur 120 est à la position (a) ou à la position (b), le commutateur 120 maintient la fourniture du signal d’alimentation CA au module de capteurs de fond de puits 112 via le conducteur connecté 108a ou 108b. Sur la figure 2, le commutateur 120 est à la position (b), et le deuxième conducteur 108b est donc le conducteur connecté tandis que le premier conducteur 108a est le conducteur isolé.
Dans un procédé en variante pour détecter un défaut de mise à la terre, les circuits de traitement 138 peuvent surveiller continuellement les courants dans le commutateur 120 aux positions (a) et (b) et comparer les lectures de courant à une valeur prédéfinie de courant de seuil. Dans certains modes de réalisation illustratifs, la valeur de seuil pourrait être calculée au préalable par les circuits de traitement 138 sur la base de la tension de l’alimentation électrique CA 114 et de l’impédance de tout le circuit connecté à celle-ci. Une fois qu’il est déterminé qu’un des courants a dépassé la valeur prédéfinie, le commutateur 120 est placé dans une position appropriée (préférée).
Toujours en référence à la figure 2, le système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre 100 inclut en outre un couplage d’impédance adaptée 122 connecté entre l’alimentation électrique CA 114 et le commutateur 120. Comme le comprendra l’homme du métier tirant profit de cette invention, le couplage d’impédance adaptée 122 permet d’adapter les fréquences de l’alimentation électrique CA 114 aux premier et deuxième conducteurs 108a,b, tout en présentant une haute impédance à d’autres fréquences, empêchant ainsi des tensions de moteur à basse fréquence, fourmes par le dispositif d’entraînement à vitesse variable (VSD) 104 et par le transformateur 106, d’entrer dans les circuits d’alimentation électrique pour les données/capteurs. Un tel couplage peut être conçu selon un grand nombre de façons incluant, par exemple, un condensateur en série avec une bobine ou un autre concept necessaire.
Le système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre 100 inclut en outre un module de données de capteur 124 qui commande des communications de données (communication unidirectionnelle et bidirectionnelle) avec le module de capteurs de fond de puits 112 via les premier et deuxième conducteurs 108a,b. Parmi d’autres fonctions, le module de données de capteur 124 démodule principalement des signaux de données reçus des circuits de capteurs de fond de puits. Dans le cas d’un défaut de mise à la terre sur un des premier et deuxième conducteurs 108a,b, le commutateur 120 peut être placé à une position appropriée (préférée) comme cela a été décrit plus haut et des signaux de données peuvent être communiqués par le biais d’un des conducteurs 108a ou 108b.
Un couplage d’impédance adaptée 126 est connecté entre le module de données de capteur 124 et le commutateur 120. Le couplage d’impédance adaptée 126 est conçue pour permettre aux fréquences des signaux de données envoyés par le module de données de capteur 124 et le module de capteurs de fond de puits 112 de passer à travers le système tout en présentant une haute impédance à d’autres fréquences pour éviter une défaillance des circuits de données en raison des hautes tensions du VSD 104 et du transformateur 106. Il fournit également une haute impédance à la fréquence d’alimentation électrique des capteurs, réduisant de cette façon une atténuation du signal d’alimentation électrique. Un tel couplage peut être conçu selon un grand nombre de façons comme cela a été décrit précédemment.
On décrira désormais le fonctionnement du système de livraison de données et d’energie protégé contre des défauts de mise à la terre 100 en référence à la figure 2. Durant le fonctionnement normal, des signaux de données et d’alimentation CA sont transmis sur un seul des conducteurs 108a ou 108b. Dans certains modes de réalisation durant le fonctionnement normal, les circuits de traitement 138 peuvent choisir de manière aléatoire d’isoler le premier conducteur 108a ou 108b tandis que, dans d’autres modes de réalisation, le conducteur ayant le courant le plus faible est sélectionné. Néanmoins, il en résulte qu’une seule phase est connectée à l’alimentation électrique CA 114 et au module de données de capteur 124 durant le fonctionnement normal. Si un défaut de mise à la terre est présent sur le troisième conducteur 108c, les signaux de données et d’alimentation CA continuent d’être transmis par le conducteur connecte 108a,b. Si un défaut de mise à la terre est détecté sur le premier ou le deuxième conducteur 108a,b, toutefois, le courant sur le conducteur mis à la terre augmentera. Les circuits de traitement 138 détectent la pointe de courant sur le commutateur 120 en position (a) ou la pointe de courant sur le commutateur 120 en position (b), et isolent par conséquent le conducteur mis à la terre 108a ou 108b à l’aide d’une des techniques de détection décrites ci- dessus.
Durant un état de défaut de mise à la terre, une atténuation est toujours perçue sur les signaux de données et d’alimentation. Cela est dû, même avec une terre sur 108c, par exemple, au fait qu’il y a un chemin de 108a ou 108b à la terre sur 108c par le biais soit du transformateur 106, soit du moteur 19. Ainsi, dans certains modes de réalisation illustratifs, les fréquences de signaux de données et d’alimentation sont choisies de manière telle que l’impédance du transformateur 106 et du moteur 19 est plus haute a ces fréquences.
Durant l’état de défaut de mise à la terre, le conducteur 108a ou 108b qui reste connecte a l’alimentation électrique CA 114 et au module de données de capteur 124 continue de communiquer des signaux de données et d’alimentation CA le long du conducteur connecté 108a ou 108b. Dans l’exemple montré sur la figure 2, le premier conducteur 108a est le conducteur mis à la terre. Il en resuite que les circuits de traitement 138 ont isolé le premier conducteur 108a en plaçant le commutateur 120 en position (b) pour permettre une communication le long du deuxième conducteur 108b. À ce titre, les signaux de données et d’alimentation CA sont autorisés de circuler le long du deuxième conducteur 108b, a travers le couplage en étoile 110 et vers le module de capteurs de fond de puits 112. Ici, l’alimentation CA rencontre un couplage de puissance 132 qui supprime par filtrage l’alimentation à basse fréquence du moteur de fond de puits 19 causée par la mise à la terre du deuxième conducteur 108b. L’alimentation CA se poursuit vers un module de conversion d’alimentation 134 alimentant un modem de données de capteur 140 ainsi que des capteurs et des transducteurs de mesure 142 avec l’alimentation CA.
Le module de conversion d’alimentation 134 convertit l’alimentation CA aux niveaux de tension requis pour les circuits de traitement de fond de puits (par exemple, les circuits de traitement du modem de données de capteur 140). Les capteurs et transducteurs de mesure 142 hébergent des transducteurs pour mesurer des caractéristiques de puits, telles qu’une pression d’introduction, une pression de déchargé et la température. Les capteurs et transducteurs de mesure 142 hébergent également des transducteurs pour mesurer des caractéristiques du moteur de fond de puits 19, telles que la température des enroulements et des accélérations dans des directions horizontale et verticale. Des signaux de données (par exemple, des données de mesure de capteur) sont transmis depuis les capteurs 142 et le modem de données de capteur 140 via un couplage 136, en retour du point en étoile 110 et jusqu’au premier conducteur 108a et vers le module de données de capteur 124 en vue d’un traitement ultérieur. Le modem de données de capteur 140 comprend : un convertisseur analogique-numérique (convertisseur ANC) interfacé avec des capteurs et des transducteurs de mesure 142 pour la conversion de mesures analogiques en des valeurs numériques ; un processeur de signaux numériques (processeur DSP) couplé au convertisseur ANC et configuré pour traiter des mesures numériques obtenues du convertisseur ANC ; et un ensemble frontal analogique couplé au processeur DSP qui convertit des mesures numériques en des signaux de données analogiques communiqués, via le couplage 136, en retour par le point en étoile 110 et jusqu’au deuxième conducteur 108b et vers le module de données de capteur 124 en vue d’un traitement ultérieur.
Pour certains modes de réalisation, comme cela a été mentionné précédemment, un couplage d’impédance adaptée 122 est conçu pour empêcher les signaux de données (basés sur la fréquence, par exemple) de traverser le capteur de courant 116 et l’alimentation électrique CA. Le couplage d’impédance adaptée 122 empêche également la haute tension alimentant le moteur ESP d’entrer dans le capteur de courant 116 et l’alimentation électrique CA 114 tandis que le couplage d’impédance adaptée 126 est conçu de sorte que les signaux de données sont autorisés de traverser le module de données de capteur 124. Au meme instant, toutefois, le couplage d’impédance adaptée 126 empêche également que les signaux d’alimentation CA et les hautes tensions alimentant le moteur 19 ne se propagent en arrière vers le module de données de capteur 124, comme le comprendra l’homme du métier tirant profit de cette invention.
Durant l’état de mise à la terre, l’énergie triphasée continue d’être fournie au moteur de fond de puits 19 via le câble 30 afin d’alimenter ainsi le moteur 19. Si, toutefois, deux des trois conducteurs 108a,b,c, sont mis à la terre d’une manière ou d’une autre, le moteur de fond de puits 19 s’arrête. Néanmoins, des signaux de données et d’alimentation CA continuent d’être transmis tant que le conducteur non mis à la terre est 108a ou 108b. Si, toutefois, les conducteurs 108a,b sont les conducteurs mis à la terre, une communication des signaux de données et d’alimentation CA par le point en étoile 110 est empêchée. Toutefois, des modes de réalisation de la présente invention tirent avantage de cette caractéristique d’arrêt dans la conception du moteur de fond de puits pour simplifier les circuits du système 100, moyennant quoi seuls les premier et deuxième conducteurs 108a,b peuvent communiquer des signaux de données et d’alimentation CA. Il en résulte que l’invention fournit un système de livraison de données et d’énergie plus économique parce que moins d’énergie et de composants de signalisation sont nécessaires.
Lorsque les conducteurs 108a et 108b sont tous deux mis à la terre, les circuits de traitement 138 placeront le commutateur 120 en « position isolation » (i) pour isoler les deux conducteurs 108a et 108b afin d’empêcher toute destruction de l’alimentation électrique CA et des circuits de communication de données. Dans certains modes de réalisation, cela peut prendre un certain temps avant que le moteur 19 ne s’arrête lorsque deux conducteurs sont mis à la terre. Dans de telles instances, durant le temps de transition avant que le moteur 19 ne s’arrête, les circuits de traitement 138 placeront le commutateur 120 sur la position (i).
Comme avec d’autres modes de réalisation décrits ici, les circuits de traitement 138 peuvent détecter des défauts de mise à la terre sur les premier et deuxième conducteurs 108a,b selon un grand nombre de façons. Dans certains modes de réalisation illustratifs, par exemple, les circuits de traitement 138 exécutent la détection et la commutation sur la base d’une comparaison des courants sur les premier et deuxième conducteurs 108a,b. Dans d’autres modes de réalisation, les circuits de traitement 138 peuvent déterminer le conducteur à commuter sur la base d’une comparaison des courants sur les conducteurs 108a,b à une valeur de courant prédéfinie. Comme dans d’autres modes de réalisation, les circuits de traitement 138 détectent le courant sur la base d’une lecture d’un capteur de courant 116. Le commutateur de haute tension 120 est actionné pour connecter les deux conducteurs 108a,b à la suite. Les deux courants sont enregistrés et ensuite comparés, comme cela a été décrit précédemment.
Durant le fonctionnement normal du système de livraison de données et d’énergie 100, seulement un des conducteurs 108a ou 108b est utilisé pour communiquer les signaux de données et d’alimentation CA. Sur la figure 2, le deuxième conducteur 108b est celui utilisé. Initialement, avant qu’un défaut de mise à la terre soit détecté, les circuits de traitement 138 peuvent choisir de manière aléatoire un conducteur 108a ou 108b dans lequel seront communiqués les signaux de données et d’alimentation ; en variante, le conducteur avec le niveau de courant le plus faible peut être utilisé. Néanmoins, une fois qu’un défaut de mise à la terre est détecté (dans cet exemple, un défaut a été détecté sur le premier conducteur 108a), les circuits de traitement 138 envoient un signal au commutateur 120 pour effectuer une commutation sur le deuxième conducteur 108b, comme cela est illustré. Après cela, les signaux de données et d’alimentation CA sont communiqués par le deuxième conducteur 108b comme cela a été décrit précédemment. Simultanément, l’énergie triphasée continue d’être fournie via un câble d’alimentation 30 au moteur de fond de puits 19. Dans le cas où un défaut de mise à la terre apparaît sur deux des trois conducteurs 108a,b,c, le moteur de fond de puits 19 s’arrête.
Une fréquence du signal de tension généré par l’alimentation électrique CA 114 peut être choisie de sorte qu’elle est orthogonale à une ou plusieurs fréquences de communication de données (c’est-à-dire, les fréquences utilisées pour des communications de données unidirectionnelles ou bidirectionnelles entre le module de capteurs de fond de puits 112 et le module de données de capteur 124 à la surface). La sélection de fréquences orthogonales entre elles réduit les interférences de la fréquence du signal de tension de l’alimentation électrique CA 114 et de ses composantes harmoniques avec la fréquence ou les fréquences de communication de données. Par ailleurs, la fréquence de commutation du dispositif d’entraînement à vitesse variable 104 qui commande le fonctionnement du moteur de fond de puits 19 peut être sélectionnée de sorte qu’elle est orthogonale à la fréquence du signal de tension de l’alimentation électrique CA 114 ainsi qu’à la fréquence ou aux fréquences de communication de données. Cette approche réduit les interférences de la fréquence de commutation et de ses composantes harmoniques avec la fréquence du signal de tension de l’alimentation électrique CA 114 et avec la fréquence ou les fréquences de communication de données.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la tension, la fréquence et la phase de l’alimentation électrique CA 114 peuvent être commandées par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138 interfacés avec l’alimentation électrique CA 114. Comme cela sera décrit plus en détail ci-dessous, un niveau de tension de l’alimentation électrique CA 114 est augmenté selon une rampe (commandée, par exemple, par les circuits de traitement 138) jusqu’à ce qu’une communication par le biais d’un conducteur non mis à la terre du câble d’alimentation 30 soit établie avec le module de capteurs de fond de puits 112. Cette approche élimine l’usage d’une tension prédéfinie pour chaque longueur de câble d’alimentation 30. D’ailleurs, dans certains modes de réalisation en variante, le niveau de tension de l’alimentation électrique CA 114, auquel une communication avec le module de capteurs de fond de puits 112 est établie, peut être stocké dans la mémoire non volatile des circuits de traitement 138 en vue d’un redémarrage plus rapide/optimisé du système après un arrêt.
Le niveau de tension de l’alimentation électrique CA 114 est en outre augmenté selon une rampe (commandée, par exemple, par les circuits de traitement 138) si une communication par le câble d’alimentation 30 avec le module de capteurs de fond de puits 112 est perdue à cause d’un défaut de mise à la terre dans un des conducteurs 108a,b ou à cause d’une ou d’autres erreurs du système. Si le niveau de tension de l’alimentation électrique CA 114 atteint un niveau de seuil (prédéfini) et qu’une communication avec le module de capteurs de fond de puits 112 n’est pas encore établie, l’alimentation électrique CA 114 est commutée pour être connectée à une phase non mise à la terre (par exemple, commutée du premier conducteur 108a au deuxième conducteur 108b comme cela est illustré sur la figure 2 si le premier conducteur 108a est mis à la terre).
Si, après le défaut de mise à la terre, la communication par le câble d’alimentation 30 avec le module de capteurs de fond de puits 112 n’est pas établie même après une commutation de l’alimentation électrique CA 114 sur un autre conducteur (phase) et après que l’alimentation électrique CA 114 a atteint le niveau de seuil, après une procédure de réessai prédéfinie, le commutateur 120 est placé sur la position (i) et le premier et le deuxième conducteur 108a,b sont tous les deux isolés de l’alimentation électrique CA 114 et du module de données de capteur 124. Dans un mode de réalisation, la procédure de réessai prédéfinie peut être basée sur l’exécution d’un nombre prédéfini de tentatives de reprise automatique pour essayer d’établir la communication par le premier conducteur 108a ou par le deuxième conducteur 108b. Après que les tentatives de reprise automatique ont échoué le nombre prédéfini de fois, le commutateur 120 est placé sur la position (i) et une intervention d’un utilisateur peut être demandée pour établir la communication par le premier conducteur 108a ou par le deuxième conducteur 108b.
Pour certains modes de réalisation de la présente invention, une communication de la surface au fond du puits (par exemple, une communication entre l’alimentation électrique CA 114 et le module de conversion d’alimentation 134 du module de capteurs de fond de puits 112) peut survenir par le biais d’un niveau de tension au fond du puits (par exemple, un niveau de tension utilisé pour alimenter le modem de données de capteur 140 et les capteurs 142). Une communication de la surface au fond du puits peut être, par exemple, exécutée en ajustant une tension de surface (par exemple, le niveau de tension de l’alimentation électrique CA 114 est ajustée par les circuits de traitement 138) de sorte que le niveau de tension du fond du puits (par exemple, le niveau de tension utilisé pour alimenter le modem de données de capteur 140 et les capteurs 142) équivalant à une configuration souhaitée prédéfinie est atteint. Dans un mode de réalisation, des informations sur la configuration prédéfinie peuvent être renvoyées du module de capteurs de fond de puits 112 aux circuits de traitement 138 couplés à l’alimentation électrique CA 114. Ainsi, la communication de la surface au fond du puits (par exemple, la communication entre l’alimentation électrique CA 114 et le module de conversion d’alimentation 134 du module de capteurs de fond de puits 112) peut être commandée par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138. Par conséquent, on peut obtenir différentes configurations du système basées sur des logiciels.
Pour d’autres modes de réalisation, la communication de la surface au fond du puits (par exemple, une communication entre l’alimentation électrique CA 114 et le module de conversion d’alimentation 134 du module de capteurs de fond de puits 112) peut également survenir en changeant une fréquence de la tension de l’alimentation électrique CA 114. La fréquence de la tension de l’alimentation électrique CA 114 peut être commandée par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138. Pour encore d’autres modes de réalisation, une communication de la surface au fond du puits peut survenir en changeant une phase du signal de tension généré par l’alimentation électrique CA 114. La phase du signal de tension généré par l’alimentation électrique CA 114 peut être commandée par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138.
Pour certains autres modes de réalisation, un dispositif de stockage d’énergie 144 (par exemple, des circuits capacitifs) peut être utilisé au fond de puits couplé au module de conversion d’alimentation 134 pour fournir un surplus de puissance durant des périodes de puissance crête associées au module de capteurs de fond de puits 112, les périodes de puissance crête étant typiquement courtes. Le dispositif de stockage d’énergie 144 couplé au module de conversion d’alimentation 134 permet de dimensionner l’alimentation électrique CA 114 à la surface pour une puissance moyenne au lieu d’une puissance crête. Ainsi, une coordination entre la surface et des systèmes de fond de puits est établie pour transmettre uniquement la puissance moyenne de l’alimentation électrique CA 114 à la surface au module de conversion d’alimentation 134 placé au fond du puits, réduisant de cette façon les exigences de puissance et de dimensionnement pour l’alimentation électrique CA 114 à la surface.
La figure 3 est un organigramme d’un flux de travaux 300 pour ajuster l’alimentation électrique et la commutation d’une phase qui peut être mis en œuvre dans le système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre illustré sur la figure 2. Pour certains modes de réalisation, le flux de travaux 300 peut être commandé par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138 (par exemple, un microprocesseur couplé à une mémoire non volatile). Dans un bloc de décision 302, il peut être déterminé si une phase, optimisée pour un site de puits, d’un moteur de fond de puits et un profil de rampe d’alimentation CA existent dans la mémoire non volatile couplée aux circuits de traitement 138. Si le profil existe dans la mémoire, dans un bloc 304, le profil de rampe d’alimentation CA stocké et la sélection de la phase du moteur de fond de puits peuvent être chargés depuis la mémoire non volatile afin de connecter, dans un bloc 306, l’alimentation électrique CA 114 à la phase sélectionnée. Si la phase, optimisée pour un site de puits, du moteur de fond de puits et le profil de rampe d’alimentation CA n’existent pas dans la mémoire non volatile, un profil de rampe d’alimentation CA par défaut et une sélection de phase de moteur de fond de puits par défaut peuvent être utilisés, dans un bloc 308.
Dans un bloc 310, l’alimentation électrique CA 114 peut suivre le profil de rampe d’alimentation CA (par exemple, commandée par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement 138) jusqu’à ce qu’une communication entre l’alimentation électrique CA 114 à la surface et le module de capteurs de fond de puits 112 soit établie ou que la fin de la rampe de l’alimentation CA soit atteinte (par exemple, détermination dans un bloc de décision 312). Si le profil de rampe d’alimentation CA provenant de la mémoire non volatile est utilisé (par exemple, détermination dans un bloc de décision 314), les circuits de traitement 138 continuent, dans un bloc 316, d’augmenter la tension de l’alimentation électrique CA 114 selon la rampe jusqu’à ce que la fin de la rampe de l’alimentation CA soit atteinte. Sinon, si le profil de rampe d’alimentation CA provenant de la mémoire non volatile n’est pas utilisé (par exemple, détermination dans le bloc de décision 314), les circuits de traitement 138 peuvent chercher, dans un bloc 318, une alimentation CA préférée qui produit une communication fiable entre l’alimentation électrique CA 114 et le module de capteurs de fond de puits 112 à la consommation de puissance minimale possible. Dans un bloc 320, un profil de rampe d’alimentation CA nouvellement trouvé et une phase sélectionnée, associés à la consommation de puissance minimale possible, sont stockés dans la mémoire non volatile.
Dans un bloc 322, les circuits de traitement 138 surveillent la fiabilité de la communication de la surface au fond du puits (par exemple, la communication entre l’alimentation électrique CA 114 et le module de conversion d’alimentation 134 du module de capteurs de fond de puits 112) et des seuils de l’alimentation électrique CA. Si la fiabilité de la communication de la surface au fond du puits est en dessous des critères acceptables prédéfinis (par exemple, détermination dans un bloc de décision 324), si la puissance de l’alimentation électrique CA 114 est au-dessus des seuils (par exemple, détermination dans un bloc 326) et si un nombre autorisé maximal de tentatives de reprise automatique n’est pas atteint (par exemple, détermination dans un bloc 328), alors le module de capteurs de fond de puits 112 est déconnecté, dans un bloc 330, de l’alimentation électrique CA 114 et l’alimentation électrique CA 114 est commutée pour être connectée à une autre phase, dans un bloc 332.
Pour d’autres modes de réalisation, si la fiabilité de la communication de la surface au fond du puits est en dessous des critères acceptables (par exemple, détermination dans le bloc de décision 324) et la puissance de l’alimentation électrique CA 114 n’est pas au-dessus des seuils (par exemple, détermination dans le bloc 326), les circuits de traitement 138 ajustent des réglages de l’alimentation électrique CA 114, dans un bloc 334, et continuent de surveiller, dans le bloc 322, la fiabilité de la communication de la surface au fond du puits et les seuils de l’alimentation électrique CA. Pour encore d’autres modes de réalisation, si la fiabilité de la communication de la surface au fond du puits est en dessous des critères acceptables (par exemple, détermination dans le bloc de décision 324), si la puissance de l’alimentation électrique CA 114 est au-dessus des seuils (par exemple, détermination dans le bloc 326) et si le nombre autorisé maximal de tentatives de reprise automatique est atteint (par exemple, détermination dans le bloc 328), alors une intervention d’un utilisateur est requise pour établir la communication sur l’un des deux conducteurs 108a ou 108b, dans un bloc 336. Dans ce cas lorsque la communication n’est pas établie par les premier et deuxième conducteurs 108a,b après une procédure de réessai prédéfinie, le commutateur 120 est placé sur la position (i) et le premier et le deuxième conducteur 108a,b sont tous les deux isolés de l’alimentation électrique CA 114 et du module de données de capteur 124. Dans un mode de réalisation, la procédure de réessai prédéfinie peut comprendre l’exécution d’un nombre autorisé maximal de tentatives de reprise automatique pour établir la communication par le premier conducteur 108a ou par le deuxième conducteur 108b. Après que les tentatives de reprise automatique ont échoué le nombre autorisé maximal de fois, le commutateur 120 est placé sur la position (i) et une intervention d’un utilisateur est requise, dans le bloc 336, pour essayer d’établir la communication par le premier conducteur 108a ou par le deuxième conducteur 108b.
La figure 4 est un schéma de principe d’un système informatique illustratif 400 dans lequel des modes de réalisation de la présente invention peuvent être mis en œuvre adaptés pour commander des opérations des systèmes de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre illustrés sur la figure 2. Par exemple, le procédé de flux de travaux 300 de la figure 3, tel qu’il est décrit ci-dessus, peut être mis en œuvre à l’aide du système 400. Le système 400 peut être un ordinateur, un téléphone, un assistant électronique de poche (PDA), un système de traitement (par exemple, des circuits de traitement 138 des systèmes de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre illustres sur la figure 2) ou tout autre type de dispositif électronique. Un tel dispositif électronique inclut divers types de supports et d’interfaces lisibles par ordinateur pour divers autres types de supports lisibles par ordinateur. Comme le montre la figure 4, le système 400 inclut un dispositif de stockage permanent 402, une mémoire système (non volatile) 404, une interface de dispositif de sortie 406, un bus de communications système 408, une mémoire morte (ROM) 410, une ou des unités de traitement 412, une interface de dispositif d’entree 414 et une interface de réseau 416.
Le bus 408 représente collectivement tous les systèmes, périphériques et bus de jeu de puces qui connectent de manière communicative les nombreux dispositifs internes du système 400. Par exemple, le bus 408 connecte de manière communicative la ou les unités de traitement 412 avec la ROM 410, la mémoire système 404 et le dispositif de stockage permanent 402. À partir de ces diverses unités de mémoire, la ou les unités de traitement 412 récupèrent des instructions à exécuter et des données à traiter afin d’exécuter les processus de la présente invention. La ou les unités de traitement peuvent être un processeur ou un processeur multicœur unique dans differentes mises en œuvre.
La ROM 410 stocke des données statiques et des instructions qui sont nécessaires à la ou aux unités de traitement 412 et à d’autres modules du système 400. Le dispositif de stockage permanent 402, d’un autre côté, est un dispositif de mémoire de type lecture-écriture. Ce dispositif est une unité de mémoire non volatile qui stocke des instructions et des données même lorsque le système 400 est arrêté. Certaines mises en œuvre de la présente invention utilisent un dispositif de stockage de masse (tel qu’un disque magnétique ou optique et son lecteur de disque correspondant) en tant que dispositif de stockage permanent 402. D’autres mises en œuvre utilisent un dispositif de stockage amovible (tel qu’une disquette, un lecteur flash et son lecteur de disque correspondant) en tant que dispositif de stockage permanent 402. Comme le dispositif de stockage permanent 402, la mémoire système 404 est un dispositif de mémoire de type lecture-écriture. Toutefois, à la différence du dispositif de stockage 402, la mémoire système 404 est une mémoire de type lecture-écriture volatile, telle qu’une mémoire vive. La mémoire système 404 stocke certaines des instructions et données dont le processeur a besoin au cours de son fonctionnement. Dans certaines mises en œuvre, les processus de la présente invention sont stockés dans la mémoire système 404, dans le dispositif de stockage permanent 402 et/ou dans la ROM 410. Par exemple, les diverses unités de mémoire incluent des instructions pour commander des opérations des systèmes de livraison de données et d énergie protégé contre des défauts de mise à la terre illustrés sur la figure 2. À partir de ces diverses unités de mémoire, la ou les unités de traitement 412 récupèrent des instructions à exécuter et des données à traiter afin d’exécuter les processus de certaines mises en œuvre.
Le bus 408 est connecté également aux interfaces de dispositif d’entrée et de sortie 414 et 406. L’interface de dispositif d’entrée 414 permet à l’utilisateur de communiquer des informations et de sélectionner des commandos pour le système 400. Des dispositifs d entrée utilisés avec 1 interface de dispositif d’entrée 414 incluent, par exemple, des claviers alphanumériques, QWERTY ou T9, des microphones et des dispositifs de pointage (également appelés « dispositifs de commande de curseur »). L’interface de dispositif de sortie 406 permet, par exemple, l’affichage d’images générées par le système 400. Les dispositifs de sortie utilisés avec l’interface de dispositif de sortie 406 incluent, par exemple, des imprimantes et des dispositifs d’affichage, tels que des écrans à tube cathodique (CRT) ou des dispositifs d’affichage à cristaux liquides (LCD). Certaines mises en œuvre incluent des dispositifs tels qu’un écran tactile qui fonctionne à la fois en tant que dispositif d’entrée et dispositif de sortie. On devrait apprécier que des modes de réalisation de la présente invention peuvent être mis en œuvre à 1 aide d un ordinateur incluant n’importe lequel de divers types de dispositifs d’entrée et de sortie pour permettre une interaction avec un utilisateur. Une telle interaction peut inclure une réaction en retour vers ou depuis 1 utilisateur sous différentes formes de réaction en retour de capteurs incluant, mais sans y être limitées, une réaction en retour visuelle, une réaction en retour auditive ou une réaction en retour tactile. En outre, une entrée de 1 utilisateur peut être reçue sous toute forme incluant, mais sans y être limitée, une entrée acoustique, vocale ou tactile. En plus, une interaction avec l’utilisateur peut inclure d’émettre et de recevoir différents types d’informations, par exemple, sous la forme de documents, vers et depuis l’utilisateur via les interfaces décrites ci-dessus.
De même, comme le montre la figure 4, le bus 408 couple également le système 400 à un réseau public ou privé (non illustré) ou à une combinaison de réseaux par le biais d une interface de réseau 416. Un tel réseau peut inclure, par exemple, un réseau local (LAN), tel qu’un intranet, ou un réseau étendu (WAN), tel que l’Internet. Un ou tous les composants du système 400 peuvent être utilisés en conjonction avec la présente invention.
Ces fonctions décrites ci-dessus peuvent être mises en œuvre dans des circuits électroniques numériques, dans un logiciel, microprogramme ou matériel d’ordinateur. Les techniques peuvent être mises en œuvre à l’aide d’un ou de plusieurs produits-programmes d’ordinateur. Des processeurs et des ordinateurs programmables peuvent être inclus dans des dispositifs mobiles ou conditionnés en tant que dispositifs mobiles. Les processus et flux logiques peuvent être exécutés par un ou plusieurs processeurs programmables et par un ou plusieurs circuits logiques programmables. Des dispositifs informatiques généraux et spécialisés ainsi que des dispositifs de stockage peuvent être interconnectés par le biais de réseaux de communication.
Certaines mises en œuvre incluent des composants électroniques, tels que des microprocesseurs, des dispositifs de stockage et des mémoires, qui stockent des instructions de programme d ordinateur dans un support lisible par machine ou lisible par ordinateur (en variante désigné par supports d informations lisibles par ordinateur, supports lisibles par machine, supports d’informations lisibles par machine). Certains exemples de tels supports lisibles par ordinateur incluent des RAM, des ROM, des disques compacts à lecture seule (CD-ROM), des disques compacts enregistrables (CD-R), des disques compacts réinscriptibles (CD-RW), des disques numériques polyvalents à lecture seule (par exemple, DVD-ROM, DVD-ROM double couche), un grand nombre de DVD enregistrables/réinscriptibles (par exemple, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, etc.), des mémoires flash (par exemple, cartes SD, minicartes SD, microcartes SD, etc.), des lecteurs magnétiques et/ou électroniques, des disques Blu-Ray® enregistrables/réinscriptibles, des disques optiques à très haute densité, tous autres supports optiques ou magnétiques et des disquettes. Les supports lisibles par ordinateur peuvent stocker un programme d’ordinateur qui est exécutable par au moins une unité de traitement et inclut des jeux d’instructions pour réaliser diverses opérations. Des exemples de programmes d’ordinateur ou de codes d’ordinateur incluent un code machine, tel qu’il est produit par un compilateur, et des fichiers incluant un code de niveau supérieur qui sont exécutés par un ordinateur, par un composant électronique ou par un microprocesseur à l’aide d’un interpréteur.
Bien que l’exposé ci-dessus se rapporte principalement à des microprocesseurs ou des processeurs multicoeurs qui exécutent des logiciels, certaines mises en œuvre sont réalisées par un ou plusieurs circuits intégrés, tels que des circuits intégrés à application spécifique (ASIC) ou des circuits intégrés prédiffusés programmables (FPGA). Dans certaines mises en œuvre, de tels circuits intégrés exécutent des instructions qui sont stockées sur le circuit même. Par conséquent, des opérations des systèmes de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre illustrés sur la figure 2 et du procédé de flux de travaux 300 de la figure 3, tels qu’ils ont été décrits ci-dessus, peuvent être mises en œuvre à l’aide du système 400 ou de tout système informatique ayant des circuits de traitement ou un produit-programme d ordinateur incluant des instructions stockées dans ledit système, qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, amènent le processeur à réaliser des fonctions concernant ces procédés.
Tels qu’ils sont utilisés dans ce mémoire et dans des revendications de cette demande de brevet, les termes « ordinateur », « serveur », « processeur » et « mémoire » se rapportent tous à des dispositifs électroniques ou à d’autres dispositifs technologiques. Ces termes excluent des personnes ou des groupes de personnes. Tels qu’ils sont utilisés ici, les termes « support lisible par ordinateur » et « supports lisibles par ordinateur » se rapportent en général à des supports d’informations électroniques, tangibles, physiques et non transitoires qui stockent des informations sous une forme qui est lisible par un ordinateur.
Des modes de réalisation de la présente invention décrits dans ce mémoire peuvent être mis en œuvre dans un système informatique qui inclut un composant principal, par exemple, un serveur de données, ou qui inclut un composant intermédiaire, par exemple, un serveur d’applications, ou qui inclut un composant frontal, par exemple, un ordinateur client ayant une interface utilisateur graphique ou un navigateur Web par le biais duquel un utilisateur peut interagir avec une mise en œuvre de la présente invention décrite dans ce mémoire, ou toute combinaison d’un ou de plusieurs composants tels que les composants principaux, intermédiaires et frontaux. Les composants du système peuvent être interconnectés par n’importe quel moyen ou forme de communication de données numériques, par exemple, un réseau de communication. Des exemples de réseaux de communication incluent un réseau local (LAN) et un réseau étendu (WAN), un interréseau (par exemple, l’Internet) et des réseaux poste à poste (par exemple, des réseaux poste à poste ad hoc).
Le système informatique peut inclure des clients et des serveurs. Un client et un serveur sont en général distants l’un de l’autre et interagissent typiquement par le biais d’un réseau de communication. La relation de client et de serveur résulte de programmes d’ordinateur s’exécutant sur les ordinateurs respectifs et ayant une relation client-serveur les uns avec les autres. Dans certains modes de réalisation, un serveur transmet des données (par exemple, une page Web) à un dispositif client (par exemple, à des fins d’affichage de données et de réception d’une entrée d’utilisateur d’un utilisateur interagissant avec le dispositif client). Des données générées au niveau du dispositif (par exemple, un résultat de l’interaction de l’utilisateur) peuvent être reçues dans le serveur en provenance du dispositif client.
On doit comprendre que tout ordre ou hiérarchie spécifique des opérations dans les processus présentés est une illustration d’approches données à titre illustratif. Sur la base de préférences pour la conception, on doit comprendre que l’ordre ou la hiérarchie spécifique des opérations dans les processus peut être réagencé ou que toutes les opérations illustrées doivent être accomplies. Certaines des opérations peuvent être accomplies simultanément. Par exemple, dans certaines circonstances, un traitement multitâche et parallèle peut être avantageux. D’ailleurs, la séparation de divers composants du système dans les modes de réalisation décrits ci-dessus ne devrait pas être comprise comme une exigence d’une telle séparation dans tous les modes de réalisation, et on devrait comprendre que les composants de programme et lès systèmes décrits peuvent en général être intégrés ensemble dans un seul produit logiciel ou être intégrés dans de multiples produits logiciels.
En outre, les procédés donnés à titre illustratif et décrits ici peuvent être mis en œuvre par un système incluant des circuits de traitement ou par un produit-programme d’ordinateur incluant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par au moins un processeur, amènent le processeur à réaliser l’un quelconque des procédés décrits ici.
Un système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits a été décrit et inclut : une alimentation électrique triphasée connectée à un câble d’alimentation afin d’alimenter de cette façon un moteur de fond de puits positionné dans un puits de forage, le câble d’alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur par lesquels un signal d’alimentation et des signaux de données sont transmis ; un module de capteurs de fond de puits connecté au moteur de fond de puits ; une alimentation électrique CA (à courant alternatif) connectée uniquement aux premier et deuxième conducteurs afin de fournir de cette façon le signal d’alimentation au module de capteurs de fond de puits ; et un premier module d’isolation connecté à l’alimentation électrique CA afin d’isoler de cette façon de manière sélective un des premier ou deuxième conducteurs en réponse à un défaut de mise à la terre apparaissant le long du premier ou du deuxième conducteur, permettant de cette façon au signal d’alimentation d’être transmis par uniquement un des premier ou deuxième conducteurs, une fréquence du signal d’alimentation étant orthogonale à une ou plusieurs fréquences des signaux de données.
Pour n’importe lequel des modes de réalisation précédents, le système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre peut inclure l’un quelconque des éléments suivants, seul ou en combinaison avec d’autres éléments : un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions, qui lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : commander au moins une tension ou une fréquence ou une phase du signal d’alimentation fourni par l’alimentation électrique CA, augmenter en suivant une rampe un niveau de tension de l’alimentation électrique CA jusqu’à ce qu’une communication soit établie avec le module de capteurs de fond de puits, stocker le niveau de tension de l’alimentation électrique CA, auquel la communication est établie, dans une mémoire de l’ordinateur, augmenter davantage en suivant une rampe le niveau de tension de l’alimentation électrique CA si la communication est perdue en raison du défaut de mise à la terre ou d’une erreur associée au système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre, déclencher le premier module d’isolation pour commuter l’alimentation électrique CA sur un conducteur non mis à la terre des premier ou deuxième conducteurs, si le niveau de tension de l’alimentation électrique CA atteint un seuil et si la fiabilité de la communication est en dessous d’un niveau défini, réaliser la communication entre l’alimentation électrique CA et le module de capteurs de fond de puits en ajustant un niveau de tension de l’alimentation électrique CA de sorte que le niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits est corrigé afin d’atteindre une valeur de configuration prédéfinie, la valeur de configuration prédéfinie étant communiquée du module de capteurs de fond de puits à l’ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, changer une fréquence du signal d’alimentation provenant de l’alimentation électrique CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits, et changer une phase du signal d’alimentation provenant de l’alimentation électrique CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits ; un dispositif de stockage d’énergie interfacé avec le module de capteurs de fond de puits et configuré pour fournir un surplus de puissance durant un temps de puissance crête associé au module de capteurs de fond de puits ; le premier module d’isolation comprend : un capteur de courant pour détecter un courant fourni par l’alimentation électrique CA, un commutateur connecté au premier conducteur et au deuxième conducteur, et des circuits de traitement pour détecter le défaut de mise à la terre sur la base d’une comparaison d’un courant au niveau des premier et second commutateurs ou sur la base d’une comparaison du courant à une valeur de courant prédéfinie ; un module de données de capteur connecté aux premier et deuxième conducteurs afin de réaliser de cette façon une communication bidirectionnelle des signaux de données avec le module de capteurs de fond de puits par le premier ou le deuxième conducteur ; un second module d’isolation connecté au module de données de capteur afin d’isoler de cette façon de manière sélective un des premier ou deuxième conducteurs en réponse au défaut de mise à la terre, permettant de cette façon aux signaux de données d’être communiqués uniquement par un des premier ou deuxième conducteurs.
Une fréquence de commutation d’un dispositif d’entraînement à vitesse variable (VSD), couplé à l’alimentation électrique triphasée et au câble d’alimentation, est orthogonale à la fréquence du signal d’alimentation et à une ou à plusieurs fréquences des signaux de données. Une communication entre l’alimentation électrique CA et le module de capteurs de fond de puits par l’un des premier ou deuxième conducteurs est basée sur un niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits. Le moteur de fond de puits est une pompe submersible électrique.
Pareillement, un procédé d’alimentation de capteurs de fond de puits a été décrit et peut en général consister à : fournir une énergie triphasée à un moteur de fond de puits positionné dans un puits de forage à l’aide d’un câble d’alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur; transmettre un signal d’alimentation CA (à courant alternatif) et des signaux de données à un module de capteurs de fond de puits par uniquement les premier ou deuxième conducteurs ; détecter un défaut de mise à la terre sur le premier ou le deuxième conducteur ; isoler de manière sélective le premier ou le deuxième conducteur sur la base du défaut de mise à la terre détecté, obtenant de cette façon un conducteur isolé et un conducteur connecté ; et transmettre le signal d’alimentation CA et les signaux de données uniquement par le conducteur connecté, une fréquence du signal d’alimentation CA étant orthogonale à une ou plusieurs fréquences des signaux de données, et une fréquence de commutation d’un dispositif d’entraînement à vitesse variable, connecté à une alimentation électrique triphasée générant l’énergie triphasée, est orthogonale à la fréquence du signal d’alimentation et à une ou plusieurs fréquences des signaux de données.
Pour les modes de réalisation précédents, le procédé peut inclure l’une quelconque des opérations suivantes, seule ou en combinaison avec d’autres : commande d’au moins une tension ou une fréquence ou une phase du signal d’alimentation CA ; augmentation suivant une rampe d’un niveau de tension associé au signal d’alimentation CA jusqu’à ce qu’une communication soit établie avec le module de capteurs de fond de puits ; stockage du niveau de tension auquel la communication est établie ; poursuite de l’augmentation suivant une rampe du niveau de tension si la communication est perdue en raison du défaut de mise à la terre ou d’au moins une erreur du système ; commutation de la transmission du signal d’alimentation CA sur un conducteur non mis à la terre des premier ou deuxième conducteurs si le niveau de tension après l’augmentation suivant une rampe atteint un seuil et une fiabilité de la communication est en dessous d un niveau défini ; isolation des premier et deuxième conducteurs du signal d’alimentation CA et des signaux de données si la communication n’est pas établie par les premier et deuxième conducteurs après une procédure de réessai prédéfinie, la procédure de réessai prédéfinie comprenant la réalisation d’un nombre prédéfini de tentatives de reprise automatique afin d’établir la communication par le premier ou le deuxième conducteur , demande d’une intervention d’un utilisateur pour établir la communication par le premier ou le deuxième conducteur si les tentatives de reprise automatique ont échoué le nombre prédéfini de fois ; communication avec le module de capteurs de fond de puits par le premier ou le deuxième conducteur sur la base d’un niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits ; la communication avec le module de capteurs de fond de puits comprend un ajustement d’un niveau de tension associé au signal d alimentation CA de sorte que le niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits est corrigé pour atteindre une valeur de configuration prédéfinie ; communication de la valeur de configuration prédéfinie du module de capteurs de fond de puits aux circuits de traitement interfacés avec une source du signal d’alimentation CA ; changement d’une fréquence du signal d’alimentation CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits ; changement d’une phase du signal d’alimentation CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits ; fourniture d’un surplus de puissance durant un temps de puissance crête associé au module de capteurs de fond de puits ; actionnement d’un commutateur couplé à une source du signal d’alimentation CA et à un module de données de capteur traitant les signaux de données pour isoler le premier ou le deuxième conducteur.
Tel qu’il est utilisé ici, le terme « déterminer » englobe une grande variété d’actions. Par exemple, « déterminer » peut inclure : calculer, traiter par des moyens informatiques, traiter, déduire, rechercher, chercher (par exemple, chercher dans une table, une base de données ou dans une autre structure de données), établir etc. De même, « déterminer » peut inclure : recevoir (par exemple, recevoir des informations), accéder (par exemple, accéder à des données dans une mémoire) etc. De même, « déterminer » peut inclure résoudre, sélectionner, choisir, établir etc.
Tel qu’elle est utilisée ici, une expression relative à « au moins un » d’une liste de termes se rapporte à toute combinaison de ces termes, incluant des éléments particuliers. À titre d exemple, « au moins un de . a, b ou c » est donné avec l’intention de couvrir : a, b, c, a-b, a-c, b-c et a-b-c. L’utilisation des systèmes de livraison de données et d’énergie de la présente invention procure un certain nombre d’avantages. Premièrement, au lieu d’une puissance CC (à courant continu) classique utilisée pour alimenter les capteurs de fond de puits, on a recours ici à une alimentation électrique CA qui est opérationnelle même lorsqu’une des phases d’un moteur de fond de puits est mise à la terre. Ainsi, le schéma d’alimentation présenté dans cette invention est protégé contre des défauts de mise à la terre. Au contraire, une puissance CC classique ne peut pas atteindre un capteur de fond de puits lorsqu un défaut de mise a la terre apparaît dans le système (par exemple, câble/moteur). Deuxièmement, l’alimentation CA et les composants de données sont connectés uniquement aux deux phases, par conséquent moins de composants d’énergie et de signalisation sont nécessaires en comparaison à des conceptions classiques. Troisièmement, des modes de réalisation de la présente invention utilisent des fréquences pour l’alimentation électrique CA et le dispositif d’entraînement de moteur qui sont orthogonales à des fréquences de signaux de communication de fond de puits ayant le moins d’interférences entre elles. Quatrièmement, les modes de réalisation de la présente invention permettent une communication en liaison descendante d’une surface à un fond de puits, commandée par des instructions logicielles exécutables par un processeur, qui peut être utilisée pour envoyer des commandos de la surface au fond du puits. Cinquièmement, le schéma d’alimentation présenté ici apprend des caractéristiques du système, lorsqu’il change les informations apprises et les sauvegarde dans une mémoire non volatile du système, qui peuvent être utilisées pour permettre des temps de démarrage rapides et un fonctionnement optimisé. Par ailleurs, le schéma d’alimentation présenté ici détecte un événement de défaut de mise à la terre et change en conséquence sa puissance délivrée. Lorsqu’un défaut de mise à la terre grave est détecté, le système commute sur une phase non mise à la terre et reprend sans interruption son fonctionnement. En plus, le système d’alimentation présenté ici est précisément commandé par des instructions logicielles exécutables par les circuits de traitement qui peuvent commander une tension, une phase et une fréquence de l’alimentation électrique CA en temps réel et avec une grande résolution, ce qui fournit de la robustesse au système.
La description précédente peut répéter des numéros et/ou lettres de référence dans les divers exemples. Cette répétition est faite dans un but de simplicité et de clarté et n’impose pas en soi une relation entre les divers modes de réalisation et/ou configurations exposés. Par ailleurs, des termes relatifs à l’espace, tels que « sous », « en dessous », « plus bas », « au-dessus », « plus haut », etc., peuvent être utilisés ici pour faciliter la description d’un élément ou d’une relation de caractéristiques avec un autre élément ou d’autres éléments ou caractéristiques tels qu’ils sont illustrés sur les figures. Les termes relatifs à l’espace sont donnés avec l’intention d’englober différentes orientations de l’appareil en cours d’utilisation ou de fonctionnement en plus de l’orientation montrée sur les figures. Par exemple, si l’appareil dans les figures est retourné, des éléments décrits comme étant « en dessous » ou « sous » d’autres éléments ou caractéristiques seraient alors orientés « au-dessus » des autres éléments ou caractéristiques.
Ainsi, le terme « en dessous » peut englober à la fois une orientation liée à au-dessus et liée à en dessous. L’appareil peut être sinon orienté (tourné de 90 degrés ou placé selon d’autres orientations) et les descripteurs relatifs à l’espace utilisés ici peuvent être par conséquent interprétés de même.
Bien que divers modes de réalisation et procédés aient été montrés et décrits, l’invention n’est pas limitée à de tels modes de réalisation et procédés et on doit comprendre qu’elle inclut toutes modifications et variations telles qu’elles seraient évidentes à l’homme du métier. Toutefois, on doit comprendre que l’invention n’est pas décrite avec l’intention d’être limitée aux formes particulières décrites. Plutôt, l’intention est de couvrir toutes les modifications, équivalences et variantes tombant dans l’esprit et la portée de l’invention telle qu’elle est définie dans les revendications annexées.

Claims (32)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre pour des capteurs de fond de puits, comprenant : une alimentation électrique triphasée connectée à un câble d’alimentation pour alimenter de cette façon un moteur de fond de puits positionné dans un puits de forage, le câble d’alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur par lesquels un signal d’alimentation et des signaux de données sont transmis ; un module de capteurs de fond de puits connecté au moteur de fond de puits ; une alimentation électrique CA (courant alternatif) connectée uniquement aux premier et deuxième conducteurs pour fournir de cette façon le signal d’alimentation au module de capteurs de fond de puits ; et un premier module d’isolation connecté à l’alimentation électrique CA pour isoler ainsi de manière sélective un des premier ou deuxième conducteurs en réponse à un défaut de mise à la terre apparaissant le long du premier ou du deuxième conducteur, permettant de cette façon de transmettre le signal d’alimentation uniquement par un des premier ou deuxième conducteurs, dans lequel une fréquence du signal d’alimentation est orthogonale à une ou plusieurs fréquences des signaux de données.
  2. 2. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, dans lequel une fréquence de commutation d’un dispositif d’entraînement à vitesse variable (VSD), couplé à l’alimentation électrique triphasée et au câble d’alimentation, est orthogonale à la fréquence du signal d’alimentation et à la ou aux fréquences des signaux de données.
  3. 3. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur, amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : commander au moins une de la tension, de la fréquence ou de la phase du signal d’alimentation fournies par l’alimentation électrique CA.
  4. 4. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur, amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : augmenter en suivant une rampe un niveau de tension de l’alimentation électrique CA jusqu’à ce qu’une communication avec le module de capteurs de fond de puits soit établie ; et stocker le niveau de tension de l’alimentation électrique CA, auquel la communication est établie, dans une mémoire de l’ordinateur.
  5. 5. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 4, dans lequel les instructions réalisent en outre des fonctions pour : augmenter davantage en suivant une rampe le niveau de tension de l’alimentation électrique CA si la communication est perdue en raison du défaut de mise à la terre ou d’une erreur associée au système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre.
  6. 6. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 5, dans lequel les instructions réalisent en outre des fonctions pour : déclencher le premier module d’isolation pour commuter l’alimentation électrique CA sur un conducteur non mis à la terre des premier ou deuxième conducteurs si le niveau de tension de l’alimentation électrique CA atteint un seuil et si une fiabilité de la communication est en dessous d’un niveau défini.
  7. 7. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, dans lequel une communication entre l’alimentation électrique CA et le module de capteurs de fond de puits par l’un des premier ou deuxième conducteurs est basée sur un niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits.
  8. 8. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 7, comprenant en outre un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur, amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : réaliser la communication entre l’alimentation électrique CA et le module de capteurs de fond de puits en ajustant un niveau de tension de l’alimentation électrique CA de sorte que le niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits est corrigé pour atteindre une valeur de configuration prédéfinie.
  9. 9. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 8, dans lequel la valeur de configuration prédéfinie est communiquée du module de capteurs de fond de puits à l’ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA.
  10. 10. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur, amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : changer une fréquence du signal d’alimentation provenant de l’alimentation électrique CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits.
  11. 11. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre un ordinateur interfacé avec l’alimentation électrique CA, l’ordinateur ayant un support de stockage lisible par ordinateur dans lequel sont stockées des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’ordinateur, amènent l’ordinateur à réaliser une pluralité de fonctions, incluant des fonctions pour : changer une phase du signal d’alimentation provenant de l’alimentation électrique CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits.
  12. 12. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre : un dispositif de stockage d’énergie interfacé avec le module de capteurs de fond de puits configuré pour fournir un surplus de puissance durant un temps de puissance crête associé au module de capteurs de fond de puits.
  13. 13. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, dans lequel le premier module d’isolation comprend : un capteur de courant pour détecter un courant fourni depuis l’alimentation électrique CA ; un commutateur connecté au premier conducteur et au deuxième conducteur ; et des circuits de traitement pour détecter le défaut de mise à la terre sur la base d’une comparaison d’un courant au niveau du commutateur ou d’une comparaison du courant à une valeur de courant prédéfinie.
  14. 14. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, comprenant en outre : un module de données de capteur connecté aux premier et deuxième conducteurs pour communiquer de cette façon de manière bidirectionnelle des signaux de données avec le module de capteurs de fond de puits par le premier ou le deuxième conducteur ; et un second module d’isolation connecté au module de données de capteur pour isoler de cette façon de manière sélective un des premier ou deuxième conducteurs en réponse au défaut de mise à la terre, permettant de cette façon aux signaux de données d’être communiqués uniquement par un des premier ou deuxième conducteurs.
  15. 15. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre selon la revendication 1, dans lequel le moteur de fond de puits est une pompe submersible électrique.
  16. 16. Procédé d’alimentation de capteurs de fond de puits, comprenant : une fourniture d’une énergie triphasée à un moteur de fond de puits positionné dans un puits de forage à l’aide d’un câble d’alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur ; une transmission d’un signal d’alimentation CA (à courant alternatif) et de signaux de données à un module de capteurs de fond de puits uniquement par les premier ou deuxième conducteurs ; une détection d’un défaut de mise à la terre sur le premier ou deuxième conducteur ; une isolation sélective du premier ou du deuxième conducteur sur la base du défaut de mise à la terre détecté, obtenant de cette façon un conducteur isolé et un conducteur connecté ; et une transmission du signal d’alimentation CA et des signaux de données uniquement par le conducteur connecté, dans lequel une fréquence du signal d’alimentation CA est orthogonale à une ou plusieurs fréquences des signaux de données.
  17. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel une fréquence de commutation d’un dispositif d’entraînement à vitesse variable, couplé à une alimentation électrique triphasée générant l’énergie triphasée, est orthogonale à la fréquence du signal d’alimentation et à la ou aux fréquences des signaux de données.
  18. 18. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : une commande d’au moins une d’une tension, d’une fréquence ou d’une phase du signal d’alimentation CA.
  19. 19. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : une augmentation suivant une rampe d’un niveau de tension associé au signal d’alimentation CA jusqu’à ce qu’une communication avec le module de capteurs de fond de puits soit établie ; et un stockage du niveau de tension auquel la communication est établie.
  20. 20. Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre : une augmentation supplémentaire suivant une rampe du niveau de tension si la communication est perdue en raison du défaut de mise à la terre ou d’au moins une erreur du système.
  21. 21. Procédé selon la revendication 20, comprenant en outre : une commutation d’une transmission du signal d’alimentation CA sur un conducteur non mis à la terre des premier ou deuxième conducteurs si le niveau de tension après l’augmentation suivant une rampe atteint un seuil et si une fiabilité de la communication est en dessous d’un niveau défini.
  22. 22. Procédé selon la revendication 20, comprenant en outre : une isolation des premier et deuxième conducteurs du signal d’alimentation CA et des signaux de données si la communication n’est pas établie par les premier et deuxième conducteurs après une procédure de réessai prédéfinie.
  23. 23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel la procédure de réessai prédéfinie comprend une réalisation de tentatives de reprise automatique pour un nombre prédéfini de fois pour établir la communication par les premier ou deuxième conducteurs.
  24. 24. Procédé selon la revendication 23, comprenant en outre : une demande d’une intervention d’un utilisateur pour établir la communication par les premier ou deuxième conducteurs si les tentatives de reprise automatique ont échoué le nombre prédéfini de fois.
  25. 25. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : une communication avec le module de capteurs de fond de puits par les premier ou deuxième conducteurs sur la base d’un niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits.
  26. 26. Procédé selon la revendication 25, dans lequel la communication avec le module de capteurs de fond de puits comprend : un ajustement d’un niveau de tension associé au signal d’alimentation CA de sorte que le niveau de tension alimentant le module de capteurs de fond de puits soit corrigé pour atteindre une valeur de configuration prédéfinie.
  27. 27. Procédé selon la revendication 26, comprenant en outre : une communication de la valeur de configuration prédéfinie du module de capteurs de fond de puits aux circuits de traitement interfacés avec une source du signal d’alimentation CA.
  28. 28. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : un changement d’une fréquence du signal d’alimentation CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits.
  29. 29. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : un changement d’une phase du signal d’alimentation CA pour communiquer avec le module de capteurs de fond de puits.
  30. 30. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : une fourniture d’un surplus de puissance durant un temps de puissance maximal associé au module de capteurs de fond de puits.
  31. 31. Procédé selon la revendication 16, comprenant en outre : un actionnement d’un commutateur couplé à une source du signal d’alimentation CA et à un module de données de capteur traitant les signaux de données pour isoler le premier ou le deuxième conducteur.
  32. 32. Système de livraison de données et d’énergie protégé contre des défauts de mise à la terre comprenant des circuits de traitement pour réaliser l’un quelconque des procédés selon les revendications 16 à 31.
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