FR3057607A1 - Communications à jauges multiples par un bus d'alimentation pse - Google Patents

Abstract

Les modes de réalisation divulgués incluent un système de distribution d'énergie et de données pour jauges de fond de puits d'un puits. Le système de distribution d'énergie et de données inclut une alimentation électrique triphasée couplée à un câble d'alimentation pour fournir de l'énergie à un moteur de fond de puits positionné le long d'un puits de forage. En outre, le câble d'alimentation transmet des signaux d'énergie et de données. Le système de distribution d'énergie et de données inclut également une jauge de fond de puits couplée au moteur de fond de puits, et la jauge de fond de puits transmet des signaux de données en fond de puits le long du câble d'alimentation jusqu'à un tableau de surface des jauges. En outre, le système de distribution d'énergie et de données inclut au moins une jauge positionnée à distance de la jauge de fond de puits et couplée au câble d'alimentation. L'au moins une jauge transmet également des signaux de données de jauge le long du câble d'alimentation au tableau de surface des jauges.

Description

057 607

58656 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE

COURBEVOIE © N° de publication :

(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national ©IntCI⁸: E 21 B 47/12 (2017.01)

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION

A1

(© Date de dépôt : 19.09.17.	© Demandeur(s) : HALLIBURTON ENERGY SERVICES,
© Priorité : 19.10.16 IB WOUS2016057756.	INC. — US.
	@ Inventeur(s) : REED STEWART DAROLD et BOYA-
	NAPALLYSRILATHA.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 20.04.18 Bulletin 18/16.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux	® Titulaire(s) : HALLIBURTON ENERGY SERVICES,
apparentés :	INC..
©) Demande(s) d’extension :	(© Mandataire(s) : GEVERS & ORES Société anonyme.

*54) COMMUNICATIONS À JAUGES MULTIPLES PAR UN BUS D'ALIMENTATION PSE.

FR 3 057 607 - A1 (5/) Les modes de réalisation divulgués incluent un système de distribution d'énergie et de données pour jauges de fond de puits d'un puits. Le système de distribution d'énergie et de données inclut une alimentation électrique triphasée couplée à un câble d'alimentation pour fournir de l'énergie à un moteur de fond de puits positionné le long d'un puits de forage. En outre, le câble d'alimentation transmet des signaux d'énergie et de données. Le système de distribution d'énergie et de données inclut également une jauge de fond de puits couplée au moteur de fond de puits, et la jauge de fond de puits transmet des signaux de données en fond de puits le long du câble d'alimentation jusqu'à un tableau de surface des jauges. En outre, le système de distribution d'énergie et de données inclut au moins une jauge positionnée à distance de la jauge de fond de puits et couplée au câble d'alimentation. L'au moins une jauge transmet également des signaux de données de jauge le long du câble d'alimentation au tableau de surface des jauges.

COMMUNICATIONS À JAUGES MULTIPLES PAR UN BUS D’ALIMENTATION PSE

CONTEXTE DE L’INVENTION [0001] La présente divulgation concerne généralement des systèmes électriques de fond de puits, et, plus spécifiquement, une communication à jauges multiples le long d'un bus d'alimentation de pompage submersible électrique (PSE).

[0002] Les systèmes d'aspiration artificielle, tels que les systèmes PSE, sont souvent utilisés dans les puits de production d'hydrocarbures pour pomper les fluides du puits jusqu'à la surface. Un système PSE conventionnel peut inclure une pompe centrifuge et un moteur électrique qui sont entraînés par une source de tension triphasée et un variateur de fréquence (VF), qui sont tous deux situés à la surface. La source de tension triphasée et le VF délivrent une énergie triphasée au moteur électrique via un câble d'alimentation triphasée. Les signaux de données en provenance d'une jauge de fond de puits peuvent également être transmis par le câble d'alimentation à la surface. De tels signaux de données peuvent inclure diverses données relatives à la performance des composantes en fond de puits et des instruments de fond de puits.

[0003] Tandis que les signaux de données sont fournis à la surface via la jauge de fond de puits et le câble d'alimentation, la jauge de fond de puits peut uniquement produire des données provenant de mesures de conditions en fond de puits dans le voisinage immédiat de la jauge de fond de puits. En outre, dans certains cas, des défaillances d'une seule phase du câble d'alimentation triphasée peuvent rendre la transmission des données à travers le câble d'alimentation triphasée peu fiable. Par conséquent, il peut être difficile ou irréalisable de récupérer des données précises relatives aux conditions le long d'un puits de forage à l'intérieur du puits ou à une tête de puits.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0004] Des modes de réalisation illustratifs de la présente divulgation sont décrits en détail ci-dessous en référence aux dessins joints, qui sont incorporés à titre de référence ici, et dans lesquels :

[0005] La Figure 1 est une vue latérale schématique d'un environnement de production d'hydrocarbures incluant de multiples jauges couplées à un câble d'alimentation triphasée, qui fournit une alimentation à un moteur de pompage submersible électrique (PSE) ;

[0006] La Figure 2 est un schéma de câblage de l'environnement de production d'hydrocarbures de la Figure 1, incluant de multiples jauges couplées au câble d'alimentation ;

[0007] La Figure 3 est un chronogramme des paquets de données pour une jauge de fond de puits et une jauge de puits de forage et/ou de tête de puits permettant de fournir une transmission des données par le câble d'alimentation sans chevauchement lors de la transmission ;

[0008] La Figure 4 est un schéma de câblage donné en exemple d'un système qui fournit une indication de niveau de tension d'alimentation CC à une jauge pour commencer la transmission des données ;

[0009] La Figure 5 est un organigramme d'un procédé de transmission des données par le câble d'alimentation à partir de jauges à alimentation CC et de mise en œuvre d'une réinitialisation des jauges lorsqu'un chevauchement des paquets de données est détecté ;

[0010] La Figure 6 est un schéma de câblage de l'environnement de production d'hydrocarbures de la Figure 1, incluant de multiples jauges à alimentation CA couplées au câble d'alimentation ;

[0011] La Figure 7 est une forme d'onde du courant alternatif d'une jauge sans signal de données ;

[0012] Figure 8A est une forme d'onde du courant de la Figure 7 avec un signal de données à modulation de fréquence imposé provenant d'une jauge ;

[0013] La Figure 8B est un diagramme de l'état de bit extrait du signal de données de la jauge de la Figure 8 A ;

[0014] La Figure 9A est une forme d’onde du courant de la Figure 7 avec des signaux de données en chevauchement imposés provenant de deux jauges ayant toutes deux des modulations de fréquence différentes ;

[0015] La Figure 9B est un diagramme de l'état de bit extrait des signaux de données des deux jauges de la Figure 9A ;

[0016] La Figure 10 est un organigramme d'un procédé de transmission des données par le câble d'alimentation avec des signaux de données à modulation de fréquence ;

et [0017] La Figure 11 est un schéma de câblage de l'environnement de production d'hydrocarbures de la Figure 1, incluant de multiples jauges couplées à des phases individuelles du câble d'alimentation.

[0018] Les figures illustrées ne sont données qu'à titre d'exemple et ne sont pas destinées à affirmer ou à impliquer une quelconque limitation relative à l'environnement, à l’architecture, à la conception ou au procédé dans lesquels les différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0019] Dans la description détaillée suivante des modes de réalisation illustratifs, il est fait référence aux dessins annexés qui font partie intégrante de celle-ci. Ces modes de réalisation sont décrits de manière suffisamment détaillée pour permettre à l'homme du métier de pratiquer l'invention, et il est entendu que d'autres modes de réalisation peuvent être utilisés et que des changements structuraux, mécaniques, électriques et chimiques logiques peuvent être faits sans s’éloigner de l’esprit et de la portée de l'invention. Pour éviter les détails superflus et permettre à l'homme du métier de pratiquer les modes de réalisation décrits ici, la description peut omettre certaines informations connues de l'homme du métier. La description détaillée suivante n'est, par conséquent, pas à considérer dans un sens limitatif, et la portée des modes de réalisation illustratifs est définie uniquement par les revendications annexées.

[0020] La présente divulgation concerne la fourniture de multiples jauges au sein et autour d'un environnement de production d'hydrocarbures, et des procédés et des appareils permettant de fournir une communication entre les multiples jauges et la surface de l'environnement de production d'hydrocarbures. Plus particulièrement, la présente divulgation concerne des systèmes, un appareil et des procédés pour transmettre des données en provenance des multiples jauges à travers un câble d'alimentation (à savoir, un bus d'alimentation) qui est utilisé pour alimenter un système de pompage submersible électrique (PSE). En outre, les jauges peuvent être positionnées à de multiples emplacements le long du tubage à l'intérieur d'un puits ou à la surface au voisinage de la tête de puits. Tel que défini ici, un tubage peut inclure des tubes, des cuvelages de puits de forage, ainsi que d'autres types de trains soit qui sont déployés de manière permanente le long d'un puits de forage soit qui peuvent être récupérés dans le cadre d'une opération de production d'hydrocarbures.

[0021] Tels que décrits ici, les modes de réalisation de la présente divulgation fournissent un système de distribution de données pour de multiples jauges disposées au sein ou autour d'un puits de production d'hydrocarbures. Dans un mode de réalisation généralisé, une alimentation électrique triphasée à une surface fournit une alimentation triphasée à un système de pompage submersible électrique (PSE) de fond de puits via un câble d'alimentation à trois conducteurs. Plusieurs jauges peuvent être positionnées le long du câble d'alimentation à trois conducteurs, et les jauges peuvent être couplées au câble à l'aide d'un nouvel emplacement d'épissure ou d'un emplacement existant, comme au niveau d'un boîtier de ventilation (à savoir, un boîtier de jonction) à une tête de puits du puits de production d'hydrocarbures. Les jauges peuvent communiquer avec un tableau de surface des jauges par transmission des données à travers le câble à trois conducteurs, et le tableau de surface des jauges a pour fonction de collecter les données enregistrées par les jauges.

[0022] Dans d'autres modes de réalisation, une ou plusieurs des jauges positionnées le long du câble à trois conducteurs peuvent être couplées à un seul conducteur (par exemple, phase) du câble à trois conducteurs. Dans de tels modes de réalisation, les jauges individuelles peuvent continuer à communiquer avec le tableau de surface des jauges en cas de défauts de mise à la terre ou autre problème de conducteur sur les conducteurs auxquels les autres jauges sont couplées. Des descriptions additionnelles du système, de l'appareil et du procédé précédents pour former les connexions électriques sont décrites dans les paragraphes cidessous et sont illustrées sur les Figures 1 à 11.

[0023] En se référant maintenant aux figures, la Figure 1 est une vue latérale schématique d'un environnement de production d'hydrocarbures 100 où une jauge de fond de puits 102, des jauges de tubage 104A et 104B, et une jauge de tête de puits 106 sont couplées à un câble d'alimentation triphasée 108 qui fournit une alimentation à un moteur de pompage submersible électrique (PSE) 110. Dans le mode de réalisation de la Figure 1, un puits 112 comportant un puits de forage 114 s'étend depuis une surface 116 du puits 112 jusque ou à travers une formation souterraine 118. Le tubage de production 120 peut être positionné à l'intérieur du puits 112 pour fournir un chemin pour que les fluides de production 121 aillent jusqu'à la surface 116. Une tête de puits 122 peut fournir un chemin pour que le tubage de production 120 sorte du puits 112, et la tête de puits 122 peut fournir des chemins 124 et 126 pour que les fluides de production 121 et le gaz soient collectés du puits 112, respectivement.

[0024] Est également incluse le long du tubage de production 120 une pompe 128, qui est alimentée par le moteur PSE 110. En outre, un protecteur 130 peut être inclus le long du tubage de production 120 pour protéger le moteur PSE 110 des entrées de fluides 121 entrant dans le moteur PSE 110. En outre, un séparateur de gaz 132 peut être inclus le long du tubage de production 120 pour empêcher le gaz libre d'entrer dans la pompe 128.

[0025] À la surface 116, un boîtier de jonction 134 (à savoir, un boîtier de ventilation) peut fournir un point d'accès au câble d'alimentation 108 pour la jauge de tête de puits 106, et le boîtier de jonction 134 peut également fournir un mécanisme de ventilation pour ventiler tout gaz qui peut être présent le long du câble d'alimentation 108. En outre, le boîtier de jonction 134 fournit une jonction entre une partie du câble d'alimentation 108 qui pénètre dans la tête de puits 122 et une partie du câble d'alimentation 108 qui est couplée à un transformateur élévateur 136. Le transformateur élévateur 136 peut recevoir de l'énergie provenant d'un variateur de fréquence (VF) 138, et élever un niveau de tension de l'énergie reçue par le VF 138 à un niveau de tension suffisant pour alimenter le moteur PSE 110. En outre, le VF 138 peut réguler la vitesse de moteur du moteur PSE 110 en faisant varier la fréquence de régime et la tension appliquées au moteur PSE 110. Le couplage du transformateur élévateur 136 au VF 138 est un filtre d'ondes sinusoïdales (FOS) 140.

[0026] Au cours de la production au niveau du puits 112, un opérateur peut généralement être disponible pour surveiller le VF 138 et un tableau de surface des jauges 142 couplé au VF 138. Par conséquent, les données fournies par les jauges 102, 104A, 104B et 106 peuvent être affichées sur le VF 138 ou un écran associé au tableau de surface des jauges 142. Dans cette optique, les jauges 102, 104A, 104B et 106 peuvent fournir des signaux de données à travers le câble d'alimentation 108 au transformateur élévateur 136. Au niveau du transformateur élévateur 136, les signaux de données peuvent être transférés par une duse de jauge 144, qui est connectée au point en étoile du système triphasé via le câble d'alimentation 108, à une ligne de communication/alimentation des jauges 146. La ligne de communication/alimentation des jauges 146 fournit les signaux de données au tableau de surface des jauges 142 et fournit également l'alimentation appropriée aux jauges. Au niveau du tableau de surface des jauges 142, les signaux de données peuvent être filtrés et traités en vue de l'affichage sur un écran 148 le VF 138 ou en vue de procédés de stockage local et/ou de transmission à distance conventionnelle (par exemple, modems cellulaires ou satellitaires).

[0027] Les jauges 102, 104A, 104B et 106 peuvent mesurer les différentes conditions d'opération du système PSE dans un voisinage des jauges 102, 104A, 104B et 106. Par exemple, la jauge de fond de puits 102 peut être couplée au moteur PSE 110 au niveau d'une partie inférieure du tubage de production 120. La jauge de fond de puits 102 peut mesurer la température autour du moteur PSE 110, la pression du puits 112 à proximité du moteur PSE 110, les vibrations du tubage de production 120 à proximité du moteur PSE 110, ou toute autre condition d'opération du système PSE qui existe à proximité du moteur PSE 110. De même, les jauges de tubage 104A et 104B peuvent mesurer des conditions d'opération du système PSE similaires, mais les jauges de tubage 104A et 104B peuvent mesurer les conditions d'opération en différents points le long du tubage de production 120. Par exemple, la jauge de tubage 104A peut mesurer les conditions d'opération du système PSE vers le haut du trou à partir de la pompe 128 mais vers le fond du trou à partir d'une surface du fluide 121 à l'intérieur du puits 112. En outre, la jauge de tubage 104B peut également mesurer les conditions d'opération du système PSE vers le haut du trou à partir de la pompe 128, mais la jauge de tubage 104B peut également être positionnée vers le haut du trou à partir de la surface du fluide 121 à l'intérieur du puits 112. De plus, la jauge de tête de puits 106 peut fournir des mesures pour la pression du tubage et la pression du cuvelage au niveau de la tête de puits 122. En outre, la jauge de tête de puits 106 peut également mesurer la température du fluide de production à la surface, les vibrations et les propriétés acoustiques du tubage de production à la surface, les vibrations et propriétés acoustiques du tubage du cuvelage à la surface, et toute autre condition d'opération du système PSE au niveau de la tête de puits 122 qu'il peut être intéressant de faire surveiller par jauge de tête de puits 106.

[0028] L'addition de données provenant des jauges de tubage 104A et 104B peut fournir une fenêtre dans l'analyse pré-rupture et les interventions automatiques. Par exemple, la surveillance d'un différentiel de pression sur une longueur spécifiée de tubage de production 120 peut fournir une base pour exécuter des algorithmes en temps réel qui détectent une accumulation de paraffine dans le tubage de production 120. En outre, la surveillance des conditions de vibration du tubage peut aider à confirmer ou à détecter si des bouchons de sable se dirigent vers la surface 116 ou à détecter une probabilité de suspensions de sable tourbillonnant dans le tubage de production 120. De plus, la surveillance d'un espace annulaire 150 peut immédiatement alerter le tableau de surface des jauges 142 ou un opérateur de la survenue d'une « venue de gaz » lorsqu'un bouchon de fluide est poussé vers la surface 116 via un cuvelage du puits 112. La connaissance d'une distribution réelle de la température et de la pression le long du tubage de production 120 peut donner une analyse précise du fluide en termes de pression, de volume et de température (PVT) et une détermination précise de la chute de tension dans le câble d'alimentation 108.

[0029] Outre les données utiles produites par les jauges de tubage 104A et 104B, les jauges de tubage 104A et 104B peuvent également offrir une amélioration mécanique de la manière dont le câble d'alimentation 108 est déployé. Par exemple, chacune des jauges de tubage 104A et 104B inclut une connexion d'épissure pour le câble d'alimentation 108 telle que la jauge 104A ou 104B puisse être électriquement couplée au câble d'alimentation 108. Généralement, un câble d'alimentation 108 est épissé sur le terrain en utilisant de vastes procédés

Ί pratiques pour raccorder deux tourets du câble d'alimentation 108. Les procédés d'épissure peuvent être fastidieux dans les mauvaises conditions météorologiques et peuvent inclure des problèmes inhérents de fiabilité. Les jauges de tubage 104A et 104B peuvent avoir une fonction d'épissure mécanique qui est rapidement réalisée. En outre, puisque l'épissure n'est plus réalisée manuellement, l'épissure peut être sujette à moins de défauts de qualité d'origine humaine. L'épissure mécanique des jauges de tubage 104A et 104B peut également fournir une connexion rigide au tubage de production 120 en remplaçant ainsi les bandes ou les pinces pour coupler le câble d'alimentation 108 au tubage de production 120 au voisinage des jauges de tubage 104A et 104B.

[0030] La Figure 2 est un schéma de câblage 200 de l'environnement de production d'hydrocarbures 100 de la Figure 1, incluant les jauges à alimentation CC 102, 104A, 104B et 106 couplées au câble d'alimentation 108. L'environnement de production d'hydrocarbures 100 de la Figure 1 peut recevoir de l'énergie en provenance d'une compagnie de distribution 202, et l'environnement 100 peut être déconnecté de la compagnie de distribution par un interrupteur d'isolement 204. Les jauges 102, 104A, 104B et 106 peuvent être couplées aux points en étoile du moteur PSE 110, aux duses de jauge de tubage 206A et 206B, et à une duse de jauge de tête de puits 208, respectivement, qui sont couplés au câble d'alimentation 108. Puisque les jauges 102, 104A, 104B et 106 sont couplées aux points en étoile, et qu'un bus d'alimentation triphasée d'un système PSE est un système flottant, une tension d'alimentation peut être imposée sur un point en étoile 210 au niveau de la duse de jauge 144 couplée au transformateur élévateur 136 et ensuite au câble d'alimentation 108 dans le but d'alimenter les jauges 102, 104A, 104B et 106 sans utiliser de bus d'alimentation additionnel exécuté en fond de puits.

[0031] En outre, le point en étoile 210 au niveau de la duse de jauge 144 peut également faciliter la communication, par la ligne de communication 146, des données en provenance des jauges 102, 104A, 104B et 106 à travers le câble d'alimentation 108 et au tableau de surface des jauges 142. La communication à travers le câble d'alimentation 108 peut être réalisée par les jauges 102, 104A, 104B et 106 en modulant la consommation de courant par les jauges 102, 104A, 104B et 106 en utilisant soit un schéma de modulation de l'amplitude soit un schéma de modulation de fréquence. Le courant modulé peut être détecté par le tableau de surface des jauges 142 qui fonctionne également comme une source d'énergie pour les jauges 102, 104A, 104B et 106. Par conséquent, une stratégie d'utilisation du bus d'alimentation PSE (à savoir, le câble d'alimentation 108) en tant que couche physique d'énergie et de communication des jauges fournit un moyen rentable et fiable de déployer des jauges de fond de puits qui couvrent intrinsèquement une longue distance de communication.

[0032] Les installations PSE peuvent être réalisées aux endroits où la tête de puits 122 est située à de grandes distances du VF 138. Ces distances peuvent être une distance quelconque allant de quelques centaines de pieds à un mile. L'installation de fils d'instrumentation et électriques distincts pour surveiller les paramètres au niveau de la tête de puits 122, tels que les pressions du cuvelage et du tubage, peut être très coûteuse et dans certains cas peu pratique. Par exemple, un emplacement 212 entre le VF 138 et la tête de puits 122 peut inclure une voie pour que les camions-citernes puissent accéder aux bacs de stockage d'un emplacement de puits. Le câble d'alimentation 108 à l'emplacement 212 peut être enfoui depuis la tête de puits 122 jusqu'à une position proche du VF 138. Pour éviter d'enfouir les fils d'instrumentation sous l'emplacement 212, ce qui peut être coûteux et sensible pour un environnement dans lequel ils sont situés, la jauge de tête de puits 106 est positionnée au niveau du boîtier de jonction 134. Le boîtier de jonction 134, qui est situé à proximité physique de la tête de puits 122, peut fournir un point de connexion pour la jauge de tête de puits 106 au câble d'alimentation 108 tel que la jauge de tête de puits 106 peut transmettre des signaux de données le long du câble d'alimentation 108 au tableau de surface des jauges 142. Puisque le boîtier de jonction 134 est situé près de la tête de puits 122, la jauge de tête de puits 106 couplée au boîtier de jonction 134 peut utiliser des parcours de câble d'instrument relativement courts de la tête de puits 122 à la jauge de tête de puits 106 par rapport à une longueur des parcours de câble d'instrument avec la jauge de tête de puits 106 située au niveau du VF 138. Par conséquent, la jauge de tête de puits 106 située au niveau du boîtier de jonction 134 peut limiter les coûts associés à un parcours de câble d'instrument long et augmenter la fiabilité et la robustesse de la jauge de tête de puits 106.

[0033] En se référant maintenant à la Figure 3, un chronogramme 300 pour la jauge de fond de puits 102 et la jauge de puits de forage 106 des Figures 1 et 2 pour fournir une transmission des données par le câble d'alimentation 108 sans chevauchement lors de la transmission est illustré. Tandis que le chronogramme 300 fournit une illustration de la transmission des données depuis la jauge de fond de puits 102 et la jauge de puits de forage 106, il peut être compris que la transmission des données pourrait également provenir des jauges de tubage 104A et 104B ou de toute autre jauge couplée au câble d'alimentation 108 des Figures 1 et 2. En outre, plus de deux jauges couplées au câble d'alimentation 108 peuvent être utilisées d'une manière similaire au chronogramme 300. Par exemple, une technique similaire peut s'appliquer à un système qui inclut quatre jauges ou plus couplées au câble d'alimentation 108.

[0034] Les jauges 102 et 106 peuvent communiquer avec le tableau de surface des jauges 142 des Figures 1 et 2 en modulant le courant consommé par les jauges 102 et 106. Cependant, une telle modulation du signal des jauges peut ne pas être fonctionnelle si de multiples jauges tentent de communiquer par le câble d'alimentation 108 au même moment. Par conséquent, le chronogramme 300 fournit une indication de la manière dont la jauge de fond de puits 102 et la jauge de puits de forage 106 peuvent communiquer à travers le câble d'alimentation 108 sans interférer avec la transmission des données provenant de l’autre jauge 102 ou 106. Tel qu'illustré, à l'instant t(0), un paquet de données 302 provenant de la jauge de fond de puits 102 est transmis à travers le câble d'alimentation 108. Ensuite, à l'instant t(Xdécalage), un paquet de données 304 provenant de la jauge de puits de forage 106 est transmis à travers le câble d'alimentation 108. À l'instant t(X), un paquet de données 306 provenant de la jauge de fond de puits 102 est transmis à travers le câble d'alimentation 108, et, à l'instant t(X +décalage), un paquet de données 306 provenant de la jauge de puits de forage 106 est transmis à travers le câble d'alimentation 108. De cette manière les paquets de données 302, 304, 306 et 308 peuvent être transmis à travers le câble d'alimentation 108 sans interférence de la part des autres paquets de données. En outre, entre la transmission des paquets de données 302, 304, 306 et 308, un tampon 310 peut être établi. Le tampon 310 peut fournir une séparation temporelle entre la transmission des paquets de données 302, 304, 306 et 308 pour éviter le chevauchement des transmissions à travers le câble d'alimentation 108.

[0035] Tandis que les jauges 102 et 106 peuvent uniquement communiquer en utilisant des transmissions à sens unique (à savoir, les jauges 102 et 106 communiquent uniquement vers le haut du trou), le chronogramme 300 peut être établi en programmant les jauges 102 et 106 pour transmettre de manière répétée les données pendant une durée spécifiée après qu'un intervalle de temps X est passé. A savoir, si l'intervalle de temps X est d'une minute, la jauge de fond de puits 102 transmettra le paquet de données 302 au démarrage d'un système PSE. Ensuite, la jauge de fond de puits 102 transmettra le paquet de données 306 après qu'une minute est passée depuis le moment du démarrage. En outre, la jauge de tête de puits 106 transmettra le paquet de données 304 entre la transmission des paquets de données 302 et 306. Par exemple, une valeur de décalage peut être de trente secondes. Par conséquent, la jauge de tête de puits 106 peut transmettre le paquet de données 304 trente secondes après le moment du démarrage, et la jauge de tête de puits 106 peut également transmettre le paquet de données 308 une minute et trente secondes après le moment du démarrage. Les paquets de données 302, 304, 306 et 308 peuvent tous être transmis à travers le câble d'alimentation 108 sur une période de vingt secondes, et le tampon 310 peut être une période de dix secondes. Lorsque les jauges 102 et 106 ne sont pas en train de transmettre les paquets de données 302, 304, 306 et 308, les jauges 102 et 106 peuvent entrer dans un état de bus dormant durant lequel les jauges 102 et 106 collectent des données mais ne transmettent aucune donnée à travers le câble d'alimentation 108.

[0036] Le tableau de surface des jauges 142 peut déterminer desquelles jauges 102 et 106 un paquet de données reçu provient. Par exemple, le tableau de surface des jauges 142 peut maintenir un compteur de paquets de données ou un organisateur de paquets de données impairs-pairs pour aligner les paquets de données avec la jauge 102 ou 106 correcte. En outre, les jauges 102 et 106 peuvent ajouter un premier champ d'identification à un paquet de données transmis. Il peut être compris que le procédé décrit ci-dessus en rapport avec le chronogramme 300 peut s'appliquer aux jauges à alimentation CC ou CA 102, 104A, 104B et 106. Il peut également être compris que les séquences temporelles décrites ici sont des exemples et peuvent être ajustées pour vérifier un taux souhaité de transmission des données et une efficacité opérationnelle accrue.

[0037] Dans un cas de figure où les paquets de données 302, 304, 306 et 308 deviennent non synchronisées et commencent à imposer des bits de données les uns sur les autres, le tableau de surface des jauges 142 peut détecter une erreur et déclencher une action de récupération. Les erreurs peuvent se produire pour de multiples raisons. Par exemple, la jauge de fond de puits 102 peut présenter des dérives de température dans le circuit interne de la jauge de fond de puits 102, provoquant une perte de précision des oscillateurs ou des cristaux de synchronisation. Les erreurs peuvent également être le résultat du vieillissement d'un circuit de synchronisation ou d'une légère incohérence d'un contrôle qualité des dispositifs à circuit intégré (CI). Au cours du temps, les petites polarisations et inexactitudes peuvent s'ajouter et entraîner un empiètement des paquets de données.

[0038] Les erreurs peuvent être détectées par le tableau de surface des jauges 142 en utilisant un champ de contrôle de redondance cyclique (CRC) standard annexé à chaque paquet de données. En outre, un mécanisme de vérification des erreurs peut être réalisé en surveillant la transmission des données à travers le câble d'alimentation 108 pour déceler un état excessivement élevé ou un état anormal de la modulation du courant. Par exemple, si les deux jauges 102 et 106 produisent simultanément un bit élevé sur le câble d'alimentation 108, la consommation de courant détectée par le tableau de surface des jauges 142 peut être anormalement élevée pour l'un ou l'autre état élevé de l'une ou l'autre des jauges 102 ou 106. Le signal anormalement élevé peut être un résultat d'une topologie multi-jauge présentant deux jauges 102 et 106 dans un circuit parallèle. Si les deux jauges 102 et 106 tentent de consommer un courant élevé au même moment, la consommation globale de courant vue par le tableau de surface des jauges 142 sera la somme de la consommation de courant des deux jauges 102 et

106.

[0039] Une technique additionnelle pour le tableau de surface des jauges 142 pour détecter une erreur peut être la conception de chacune des jauges 102 et 106 avec des états élevés uniques. A savoir, chacune des jauges 102 et 106 peut être conçue pour consommer un courant pour la transmission des données à un niveau pouvant être distingué par le tableau de surface des jauges 142. Si, pendant la réception d'un paquet de données 302 ou 306 en provenance de la jauge de fond de puits 102, un état élevé unique pour la jauge de tête de puits 106 est détecté, une indication d'erreur peut être déclenchée. Une fois qu'une erreur est détectée par le tableau de surface des jauges 142 par un quelconque procédé, les deux jauges 102 et 106 peuvent être rapidement re-synchronisées en laissant le tableau de surface des jauges 142 réaliser un cycle d'alimentation automatique sur les jauges 102 et 106 pour redémarrer les minuteries internes des jauges 102 et 106.

[0040] La Figure 4 est un schéma de câblage d'un système 400 qui fournit une indication à une jauge pour commencer la transmission des données. Un procédé de communication pour transmettre les paquets de données à travers le câble d'alimentation 108 peut comprendre la polarisation d'une tension de l'alimentation électrique qui est imposée sur le point en étoile 210 à partir du tableau de surface des jauges 142. Chaque polarisation de l'alimentation électrique peut avoir comme but unique de déclencher une communication à partir d'une jauge 102, 104A, 104B ou 106 spécifique. En outre, chacune des jauges 102, 104A, 104B et 106 peut découvrir la polarisation et répondre en transmettant un paquet de données à travers le câble d'alimentation 108. Une telle technique peut être appliquée aux deux jauges à alimentation CC ou CA.

[0041] À titre d'exemple, la jauge de fond de puits 102 peut être conçue pour répondre à une tension d'alimentation CC de 150 V tandis que la jauge de tête de puits 106 peut être conçue pour répondre à une tension d'alimentation CC de 100 V. La tension d'alimentation minimale requise pour les opérations de la jauge peut être de 100 V CC ou moins de manière à ce que les deux jauges 102 et 106 collectent et convertissent les données de manière continue depuis leurs transducteurs respectifs, que les jauges 102 et 106 soient en train de transmettre des données ou non. Les circuits d'alimentation électrique standard peuvent compenser ou diviser toute tension excessive par une opération normale.

[0042] Le système 400 peut surveiller une source de tension 402. Ceci peut être réalisé avec un régulateur de tension généralement disponible ou des CI de gestion ou un circuit de base qui utilise une diode et/ou d'autres procédés de polarisation, tels que le circuit représenté dans le système 400. Il peut être compris que de nombreuses conceptions peuvent atteindre cette fonctionnalité, mais toutes sont considérées comme étant dans la portée de la présente divulgation. Par exemple, un circuit CC simple peut être élaboré en utilisant une diode Zener 404 et un transistor 406 pour générer un état élevé ou faible à introduire dans un port d’entrée/sortie (E/S) 408 des jauges 102, 104A, 104B et 106. Sur la base de la configuration des résistances 410, de la diode Zener 404, du transistor 406 et du port E/S 408, une polarisation élevée entre la source de tension 402 et la masse 412 entraînerait la conduction et l'activation du transistor 406 par la diode Zener 404. Tandis que le transistor 406 est activé, un état élevé peut être généré sur le port E/S 408. En variante, lorsque la polarisation entre la source de tension 402 et la masse 412 est petite, la diode Zener 404 n'est pas active et le transistor 406 est également inactif. Le port E/S 408 peut être porté au niveau bas via une configuration des résistances 410. En outre, les résistances 410 peuvent être utilisées à la fois pour limiter le courant au niveau de la diode Zener 404, du transistor 406 et du port E/S 408, et pour élargir les tensions à des plages utilisables (par exemple, jusqu'à un signal élevé utilisable au niveau du port E/S 408).

[0043] En outre, les résistances 410 peuvent fournir un mécanisme pour changer une plage de tension active pour les jauges 102, 104A, 104B et 106. Par exemple, si la jauge de fond de puits 102 transmet des données lorsque la source de tension 402 fournit 150 V CC au système 400, alors les résistances 410 peuvent être choisies de manière à ce qu'une tension d'approximativement 150 V CC fournie par la source de tension 402 active la diode Zener 404, un statut état élevé étant ainsi appliqué sur le port E/S 408. En recevant le statut état élevé au niveau du port E/S 408, un signal logique peut être fourni au microprogramme de la jauge 102, 104A, 104B ou 106 pour commencer la transmission d'un paquet de données. Une fois que le tableau de surface des jauges 142 a reçu le paquet de données entier, le tableau de surface des jauges 142 peut automatiquement réinitialiser la polarisation de tension d'alimentation pour signaler à la jauge 102, 104A, 104B ou 106 d'entrer en mode hibernation. Tel que mentionné ci-dessus, le mode hibernation peut concerner les jauges 102, 104A, 104B et 106 collectant les données mais suspendre la transmission des données à travers le câble d'alimentation 108.

[0044] La Figure 5 est un organigramme d'un procédé 500 pour transmettre des données par le câble d'alimentation 108 de la Figure 1 à partir de jauges à alimentation CC 102, 104A, 104B et 106. Au niveau du bloc 502, le tableau de surface des jauges 142 peut imposer une tension d'alimentation CC sur le câble d'alimentation 108 pour fournir de l'énergie aux jauges 102, 104A, 104B et 106 lorsque les jauges 102, 104A, 104B et

106 sont des jauges à alimentation CC. Imposer la tension d'alimentation CC sur le câble d'alimentation 108 peut être réalisé quel que soit l'état de l'énergie triphasée fournie au moteur PSE 110.

[0045] Au niveau du bloc 504, un premier paquet de données peut être reçu au niveau du tableau de surface des jauges 142 en provenance d'une première jauge 102, 104A, 104B ou 106 au cours d'une première condition. Ensuite, au niveau du bloc 506, un second paquet de données peut être reçu au niveau du tableau de surface des jauges 142 en provenance d'une deuxième jauge 102, 104A, 104B ou 106 au cours d'une deuxième condition. Bien que décrit comme étant le second paquet de données, le second paquet de données reçu au niveau du bloc 506 peut également être défini comme étant un paquet de données initial fourni par la deuxième jauge 102, 104A, 104B ou 106. Il peut également être compris que des jauges additionnelles peuvent être incluses dans le procédé 500. Par exemple, les paquets de données provenant de quatre jauges 102, 104A, 104B et 106 ou plus peuvent être reçus au niveau du tableau de surface des jauges 142 individuellement et dans un ordre prédéterminé. En outre, la première condition, la deuxième condition, et toute condition additionnelle due à l'addition de jauges supplémentaires peuvent représenter un bloc de synchronisation durant lequel les jauges 102, 104A, 104B et 106A sont programmées ou conçues pour transmettre les paquets de données à travers le câble d'alimentation 108, tel que décrit en détail dans la discussion de la Figure 3. En outre, les conditions peuvent également être établies en recevant différentes valeurs de tension CC au niveau des jauges 102, 104A, 104B et 106 lorsque les jauges 102, 104A, 104B et 106 sont programmées ou conçues pour transmettre les paquets de données à la réception d'une valeur de tension spécifique, tel qu'abordé en détail dans la discussion de la Figure 4. Par conséquent, à tout instant donné, le câble d'alimentation 108 peut inclure des transmissions de paquets de données en provenance d'une jauge 102, 104A, 104B ou 106 individuelle ou aucune transmission de paquets de données.

[0046] Puisque la synchronisation de la transmission des jauges 102, 104A, 104B et 106 peut être compromise pour diverses raisons (par exemple, dérives de la température dans le circuit interne entraînant l'imprécision des oscillateurs ou des cristaux), le tableau de surface des jauges 142 peut surveiller et décoder les paquets de transmission des données provenant des jauges 102, 104A, 104B et 106 au niveau du bloc 508. En surveillant les transmissions de paquets de données, le tableau de surface des jauges 142 peut déterminer si l'une quelconque des transmissions de paquets de données provenant d'une jauge 102, 104A, 104B ou 106 est en chevauchement avec les transmissions de paquets de données d'une autre jauge 102, 104A, 104B ou 106. Une erreur peut être déterminée en utilisant un champ de contrôle de redondance cyclique (CRC) standard annexé à chaque paquet de données transmis à travers le câble d'alimentation 108. En outre, un mécanisme de vérification des erreurs peut être réalisé en surveillant un état excessivement élevé ou un état anormal de la modulation du courant. Par exemple, si de multiples jauges 102, 104A, 104B ou 106 produisent simultanément un bit élevé, la consommation de courant détectée par le tableau de surface des jauges 142 sera anormalement élevée pour un état élevé de l'une quelconque des jauges individuelles 102, 104A, 104B ou 106. En outre, chaque jauge 102, 104A, 104B et 106 peut fournir un état élevé unique sur le câble d'alimentation 108. Si, au cours de la réception d'un paquet de données en provenance d'une jauge 102, 104A, 104B ou 106, un état élevé propre à une autre jauge 102, 104A, 104B ou 106 est détecté, le tableau de surface des jauges 142 peut fournir une indication qu'une erreur s'est produite.

[0047] Au niveau du bloc de décision 510, une détermination est effectuée afin d'établir si de quelconques transmissions de paquets de données se chevauchent en utilisant les techniques décrites ci-dessus. Une fois qu'une erreur est détectée, les jauges 102, 104A, 104B et 106 peuvent être rapidement re-synchronisées lorsque le tableau de surface des jauges 142 réalise un cycle d'alimentation automatique, au niveau du bloc 512, pour redémarrer les minuteries internes des jauges 102, 104A, 104B et 106. Lors du redémarrage des jauges 102, 104A, 104B et 106, le procédé 500 peut retourner au bloc 504 pour recevoir une nouvelle fois un premier paquet de données en provenance d'une première jauge 102, 104A, 104B ou 106. En outre, si le tableau de surface des jauges 142 effectue une détermination établissant que les transmissions de paquets de données ne se chevauchent pas, au niveau du bloc de décision 510, alors le procédé 500 peut se répéter à partir du bloc 504 sans donner l'ordre aux jauges 102,

104A, 104B et 106 de se re-synchroniser.

[0048] En se référant maintenant à la Figure 6, un schéma de câblage 600 de l'environnement de production d'hydrocarbures 100 de la Figure 1, incluant de multiples jauges à alimentation CA 602, 604A, 604B et 606 couplées au câble d'alimentation 108, est illustré. Les jauges à alimentation CA 602, 604A, 604B et 606 peuvent être couplées au câble d'alimentation 108 d'une manière similaire aux jauges CC 102, 104A, 104B et 106 mis à part le fait que les jauges à alimentation CA 602, 604A, 604B et 606 incluent un couplage capacitif 608 qui peut permettre l'alimentation des jauges 602, 604A, 604B et 606 en utilisant une source d'énergie CA. Par exemple, le tableau de surface des jauges 142 peut imposer un signal d'alimentation CA additionnel sur le câble d'alimentation 108 à la place d'un signal d'alimentation CC pour alimenter les jauges 602, 604A, 604B et 606. Les jauges à alimentation

CA 602, 604A, 604B et 606 peuvent fournir une efficacité supérieure de transmission des paquets de données à travers le câble d'alimentation 108.

[0049] Il peut être compris que bien que la Figure 6 représente les jauges à alimentation CA 602, 604A, 604B et 606, un schéma de modulation de fréquence, tel qu'abordé ci-dessous dans la discussion des Figures 7 à 9, peut s'appliquer à un système de jauges à alimentation CA ou CC. Par exemple, le schéma de modulation de fréquence peut également s'appliquer aux jauges à alimentation CC 102, 104A, 104B et 106 décrites ci-dessus dans la discussion de la Figure 2. Une modulation de fréquence peut être définie comme un événement de type non stationnaire où une jauge 602, 604A, 604B ou 606 module le courant à une fréquence spécifique pendant une durée définie. Fa durée définie peut correspondre à une largeur d'un bit.

[0050] Pour faciliter l'illustration, la Figure 7 est une forme d'onde du courant 700 sans signal de communication. Fa forme d'onde du courant 700 inclut un signal 702, une ordonnée 704 représentant un courant du signal 702, et une abscisse 706 qui représente le temps en secondes. En outre, le signal 702, tel qu'illustré, est un signal CA de 150 Hz. Fe signal CA de 150 Hz est utilisé pour fournir un graphe facilement interprété. Fe signal 702, pendant l'opération, peut généralement être un signal de plus de 500 Hz. En outre, le signal 702 peut consommer 50 mA (RMS) de courant pendant l'opération.

[0051] Fes jauges 602, 604A, 604B et 606 peuvent chacune avoir des signaux à modulation de fréquence différents lors de la transmission des données à travers le câble d'alimentation 108. Par exemple, la jauge 602 peut utiliser un signal à modulation de fréquence de 2 kHz et la jauge 606 peut utiliser un signal à modulation de fréquence de 7 kHz. En outre, les jauges 604A et 604B peuvent chacune utiliser différentes fréquences pour leurs signaux à modulation de fréquence respectifs. Fe tableau de surface des jauges 142 peut être capable de reconnaître de quelles jauges 602, 604A, 604B et 606 les données transmises à travers le câble d'alimentation 108 proviennent sur la base de la fréquence des signaux à modulation de fréquence.

[0052] Par exemple, lorsque la jauge 602 transmet des données par le câble d'alimentation 108, elle peut imposer un signal à modulation de fréquence de 2 kHz, 10 mA sur le signal 702 à modulation de fréquence de 150 Hz, 50 mA. Dans cette optique, la Figure 8A est une forme d'onde du courant 800 d'un signal à modulation de fréquence 802 qui inclut un signal de données imposé en provenance de la jauge 602. Comme la Figure 7, la Figure 8A inclut l'ordonnée 704 représentant le courant et l'abscisse 706 représentant le temps. En imposant le signal de 2 kHz, 10 mA sur le signal 702 de 150 Hz, le signal à'modulation de fréquence 802 résultant inclut les durées 804 et 806 durant lesquelles la jauge 602 transmet le signal de 2 kHz, 10 mA à travers le câble d'alimentation 108. Par exemple, lorsque la jauge 602 a l'intention de transmettre un bit élevé, la jauge 602 peut imposer le signal à modulation de fréquence sur le câble d'alimentation 108 pendant une durée correspondant à la longueur de bit (par exemple, 0,05 seconde, ce qui donne un débit en bauds de 20). Par conséquent, les périodes 804 et 806 peuvent représenter des bits élevés transmis par la jauge 602.

[0053] En utilisant des schémas de filtrage analogique ou numérique, le signal à modulation de fréquence 802 peut être filtré entre les deux fréquences distinctes (par exemple, 150 Hz et 2 kHz), et un état de bit peut être extrait du signal de 2 kHz transmis par la jauge 602 à travers le câble d'alimentation 108. En utilisant les signaux filtrés, la Figure 8B fournit un diagramme de l'état de bit 810 extrait du signal de 2 kHz transmis par la jauge 602. Sur le diagramme de l'état de bit 810, l'abscisse 706 représente toujours le temps, tandis qu'une ordonnée 812 représente un état de bit du signal fourni par la jauge 602. Par exemple, les périodes 804 et 806 sont représentées sous la forme de signaux élevés tandis qu'une partie restante du diagramme de l'état de bit 810 est représentée sous la forme de signaux faibles 814. En outre, puisque la largeur de bit est relativement grande (par exemple, 0,05 seconde), les points de début et de fin du signal fourni par la jauge 602 peuvent être localisés par un procédé d'échantillonnage de la force brute et/ou un procédé comparateur modérément rapide. De plus, la localisation des points de début et de fin du signal fourni par la jauge 602 peut également être réalisée avec un circuit redresseur spécialement conçu capable de transformer un signal analogique en une onde presque carrée similaire au diagramme de l'état de bit 810 de la Figure 8B. De cette manière, les données provenant de la jauge 602 sont transmises à travers le câble d'alimentation 108 au tableau de surface des jauges 142 en utilisant un schéma de modulation de fréquence.

[0054] La Figure 9A est une forme d'onde du courant 900 du signal 702 à modulation de fréquence de la Figure 7 avec des signaux de données imposés provenant des deux jauges 602 et 606 simultanément. Les signaux de données imposés sur le signal 702 de 150 Hz produisent un signal à modulation de fréquence 902. Il peut être compris que bien que le signal à modulation de fréquence 902 inclue des signaux de données provenant des deux jauges 602 et 606, tout nombre de jauges 602, 604A, 604B et 606 peut être imposé sur le signal 702 de 150 Hz simultanément pour produire le signal à modulation de fréquence 902. Comme dans les formes d'onde du courant 700 et 800 divulguées précédemment, la forme d'onde du courant 900 inclut l'ordonnée 704 représentant le courant et l'abscisse 706 représentant le temps. En outre, le signal à modulation de fréquence 902 inclut des signaux provenant de la jauge 602 transmettant à une fréquence de 2 kHz et de la jauge 606 transmettant à une fréquence de 7 kHz, tous deux étant imposés sur le signal 702 à modulation de fréquence de 150 Hz.

[0055] La Figure 9B fournit un diagramme de l'état de bit 910 extrait du signal de 2 kHz transmis par la jauge 602 et du signal de 7 kHz transmis par la jauge 606. Le diagramme de l'état de bit 910 inclut l'abscisse 706 représentant le temps et une ordonnée 912 représentant un état de bit des signaux de données 914 et 916 provenant des jauges 602 et 606, respectivement. Un procédé de filtrage analogique ou numérique du signal (par exemple, un filtre passe-bande) peut être utilisé pour séparer le signal à modulation de fréquence 902 en trois formes d'onde distinctes (par exemple, 150 Hz, 2 kHz et 7 kHz) pour isoler chacune des différentes fréquences. En outre, les signaux de fréquence 2 kHz et 7 kHz peuvent être transformés en les états de bit représentés sur la Figure 9B. Par conséquent, il peut être compris que deux signaux de données ou plus provenant de deux des jauges 602, 604A, 604B et 606 ou plus peuvent être transmis à travers le câble d'alimentation 108 simultanément en utilisant le schéma de modulation de fréquence sans interférer les uns avec les autres.

[0056] En outre, une approche plus sophistiquée qui fournit une solution robuste et précise peut être obtenue en utilisant des procédés avancés de traitement du signal numérique (TSN) pour localiser les bits de communication non stationnaires dans le domaine aussi bien de la fréquence que du temps, tels qu'une transformée en ondelettes discrète (TOD). La TOD peut décomposer un signal brut (par exemple, le signal à modulation de fréquence 902) en une transformation tridimensionnelle qui peut alors être filtrée pour extraire une composante de fréquence souhaitée tout en maintenant une position de domaine temporel de la composante de fréquence souhaitée. La transformation filtrée peut alors être reconstituée sous la forme du domaine temporel pour ainsi montrer précisément les positions de bit. La TOD peut fournir une résolution plus précise et une capacité à filtrer les bruits aléatoires de haute énergie par comparaison avec les autres transformations TSN. Cependant, d'autres stratégies TSN (par exemple, transformée de Fourier rapide (TFR) glissante, TFR à court terme, analyse multispectrale, etc.) peuvent être construites pour cibler les mêmes informations de localisation en fréquence et en temps pertinentes pour les signaux non stationnaires.

[0057] La Figure 10 est un organigramme d'un procédé 1000 pour transmettre des données par le câble d'alimentation 108 avec un signal de données à modulation de fréquence. Au niveau du bloc 1002, une alimentation CA ou CC est imposée sur le point en étoile triphasé 210 par le tableau de surface des jauges 142 pour alimenter les jauges 602, 604A, 604B et 606. En outre, les jauges 602, 604A, 604B et 606 peuvent être alimentées par l'alimentation CA ou CC imposée sur le point en étoile 210 quel que soit un état électrique du moteur PSE 110. En outre, l'alimentation électrique CA peut inclure une fréquence supérieure à

500 Hz.

[0058] Au niveau du bloc 1004, un paquet de données peut être reçu au niveau du tableau de surface des jauges 142 en provenance d'une ou plusieurs des jauges 602, 604A, 604B ou 606. Il peut être compris que des jauges additionnelles peuvent être incluses au sein du procédé 1000 pour la transmission des données à travers le câble d'alimentation 108. Par exemple, des paquets de données en provenant de quatre jauges 602, 604A, 604B et 606 ou plus peuvent être reçus au niveau du tableau de surface des jauges 142. En outre, la première fréquence, la deuxième fréquence, et toute fréquence additionnelle due à l'addition de jauges supplémentaires peuvent toutes être suffisamment différenciées pour que le tableau de surface des jauges 142 soit capable de filtrer facilement les signaux de données et attribuer les données résultantes aux jauges 602, 604A, 604B et 606 appropriées.

[0059] Par conséquent, au niveau du bloc 1006, les transmissions des données en provenance des jauges peuvent être filtrées en fréquence par le tableau de surface des jauges 142 de manière à ce que le tableau de surface des jauges 142 soit capable d'attribuer les données transmises aux jauges 602, 604A, 604B et 606 appropriées. En attribuant les données à la jauge appropriée, un utilisateur peut être capable d'observer un environnement en fond de puits ou en tête de puits au niveau de plusieurs positions différentes le long du puits 112. En outre, puisque les jauges 602, 604A, 604B et 606 sont capables de transmettre des données simultanément à travers le câble d'alimentation 108, le tableau de surface des jauges 142 peut être capable de fournir des informations relatives aux conditions du puits 112 à une fréquence plus élevée qu'avec la technique séquentielle décrite ci-dessus. Par exemple, les conditions à l'intérieur du puits 112 peuvent être mises à jour par chaque jauge chaque minute ou toutes les trente secondes sans avoir à attendre la fin des transmissions des données provenant des jauges restantes.

[0060] En se référant maintenant à la Figure 11, un schéma de câblage 1100 de l'environnement de production d'hydrocarbures 100 de la Figure 1, incluant les jauges de tubage 1104A et 1104B couplées aux phases individuelles 1108A et 1108B du câble d'alimentation 108, est illustré. Il peut être compris que tandis que seules les jauges de tubage 1104A et 1104B sont représentées comme étant couplées aux phases individuelles 1108A et 1108B, des jauges supplémentaires peuvent être positionnées le long du câble d'alimentation 108 et également couplées aux phases individuelles 1108A et 1108B. En outre, des jauges peuvent également être couplées à une phase individuelle 1108C, qui constitue une troisième phase du câble d'alimentation triphasé 108. Puisque les jauges 1104A et 1104B sont couplées aux phases individuelles 1108A et 1108B, les jauges 1104A et 1104B ne sont pas couplées aux points en étoile du câble d'alimentation 108. En outre, d'autres jauges, telles que la jauge de fond de puits 102 et la jauge de tête de puits 106, peuvent également être couplées au câble d'alimentation 108, mais la jauge de fond de puits 102 et la jauge de tête de puits 106 peuvent être couplées au câble d'alimentation au niveau des points en étoile fournis par le moteur PSE 110, le boîtier de jonction 134, ou tout autre point en étoile créé par l'addition d'une autre jauge le long du câble d'alimentation 108.

[0061] En cas de problème de l'une des phases 1108A, 1108B ou 1108C du câble d'alimentation 108, tel qu'un défaut de mise à la terre, la transmission de données en provenance d'une jauge 102 ou 106 couplée aux trois phases du câble d'alimentation 108 peut être inhibée. Par exemple, dans l'exemple illustré, si un problème de phase survient sur la phase 1108C, la jauge de fond de puits 102 et la jauge de tête de puits 106 peuvent ne plus être capables de communiquer avec le tableau de surface des jauges 142 à travers le câble d'alimentation 108. Cependant, les jauges de tubage 1104A et 1104B peuvent continuer à communiquer avec le tableau de surface des jauges 142 à travers les phases individuelles 1108A et 1108B, respectivement. Par conséquent, tandis qu'une image complète du système PSE peut ne pas être disponible à partir de toutes les jauges 102, 1104A, 1104B et 106, un opérateur peut toujours avoir accès aux données fournies par les jauges 1104A et 1104B tant que les phases 1108 A et 1108B continuent à être fonctionnelles.

[0062] Les modes de réalisation divulgués ci-dessus ont été présentés à des fins d'illustration et pour permettre à un spécialiste ordinaire du domaine de pratiquer la divulgation, mais la divulgation n'est pas destinée à être exhaustive ou limitée aux formes divulguées. De nombreuses modifications et variations peu importantes seront évidentes pour le spécialiste ordinaire du domaine sans s’éloigner de la portée et de l’esprit de l'invention. Par exemple, bien que les organigrammes présentent un procédé en série, certain(e)s des étapes/procédés peuvent être réalisé(e)s en parallèle ou de manière séquentielle, ou combiné(e)s en un(e) seul(e) étape/procédé. La portée des revendications est destinée à couvrir largement les modes de réalisation divulgués et toute modification de ce type. En outre, les clauses suivantes représentent les modes de réalisation additionnels de la divulgation et doivent être considérées comme étant dans la portée de la divulgation :

[0063] Clause 1, un système de distribution d'énergie et de données pour capteurs de fond de puits d'un puits, comprenant une alimentation électrique triphasée couplée à un câble d'alimentation pour fournir de l'énergie à un moteur de fond de puits positionné le long d'un puits de forage ; le câble d'alimentation configuré pour transmettre de l'énergie et pour transmettre des signaux de données ; une jauge de fond de puits couplée au moteur de fond de puits, dans lequel la jauge de fond de puits est configurée pour transmettre des signaux de données en fond de puits le long du câble d'alimentation jusqu'à un tableau de surface des jauges ; et au moins une jauge positionnée à distance de la jauge de fond de puits et couplée au câble d'alimentation, dans lequel l'au moins une jauge est configurée pour transmettre des signaux de données de jauge le long du câble d'alimentation au tableau de surface des jauges.

[0064] Clause 2, le système de distribution d'énergie et de données selon la clause 1, dans lequel l'au moins une jauge comprend une jauge de tête de puits positionnée près d'une tête de puits du puits.

[0065] Clause 3, le système de distribution d'énergie et de données selon la clause 2, dans lequel la jauge de tête de puits est couplée au câble d'alimentation à un point en étoile généré par une duse couplée à un boîtier de ventilation, un boîtier de jonction, ou toute épissure triphasée à une surface du puits.

[0066] Clause 4, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 1 à 3, dans lequel l'au moins une jauge comprend au moins une jauge de tubage positionnée le long du tubage de production à l'intérieur du puits de forage.

[0067] Clause 5, le système de distribution d'énergie et de données selon la clause 4, dans lequel l'au moins une jauge de tubage est couplée au câble d'alimentation à un point en étoile généré par une duse.

[0068] Clause 6, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 1 à 5, dans lequel l'au moins une jauge comprend une première jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits au-dessus d'un niveau de fluide du puits, une deuxième jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits en dessous du niveau de fluide du puits et au-dessus du moteur de fond de puits, et une troisième jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits en dessous du moteur de fond de puits.

[0069] Clause 7, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 1 à 6, dans lequel le moteur de fond de puits est un moteur de pompage submersible électrique (PSE), et la jauge de fond de puits est configurée pour mesurer une température du moteur PSE.

[0070] Clause 8, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 1 à 7, dans lequel la jauge de fond de puits et l'au moins une jauge comprennent des jauges à alimentation CA, et les jauges à alimentation CA sont configurées pour transmettre les signaux de données en fond de puits et les signaux de données de jauge simultanément à travers le câble d'alimentation.

[0071] Clause 9, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 1 à 7, dans lequel la jauge de fond de puits et l'au moins une jauge comprennent des jauges à alimentation CC, et les jauges à alimentation CC sont configurées pour alterner entre l'envoi de signaux de données en fond de puits et de signaux de données de jauge à travers le câble d'alimentation.

[0072] Clause 10, un procédé pour recevoir des données à partir de multiples jauges d'un puits, le procédé comprenant la fourniture d'énergie triphasée à un moteur de pompage submersible électrique (PSE) de fond de puits positionné à l'intérieur d'un puits de forage via un câble d'alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur ; la réception d'un premier paquet de données en provenance d'une première jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un premier environnement est atteint ; et la réception d'un second paquet de données en provenance d'une deuxième jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un second environnement est atteint.

[0073] Clause 11, le procédé selon la clause 10, dans lequel la première jauge comprend une jauge de fond de puits couplée au moteur PSE, et la deuxième jauge comprend une jauge de tête de puits couplée à un boîtier de ventilation, un boîtier de jonction, ou toute épissure triphasée du puits.

[0074] Clause 12, le procédé selon la clause 11, comprenant en outre la réception d'un troisième paquet de données en provenance d'une troisième jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un troisième environnement est atteint, dans lequel la troisième jauge comprend une jauge de tubage couplée au câble d'alimentation le long du tubage à l'intérieur d'un puits de forage du puits.

[0075] Clause 13, le procédé selon au moins l'une des clauses 10 à 12, dans lequel la première jauge et la deuxième jauge sont des jauges à alimentation CC ou CA, et le premier environnement comprend un premier temps après que la première jauge commence l'opération, le second environnement comprend un second temps après la deuxième jauge commence l'opération, et le premier temps et le second temps ne se chevauchent pas de manière à ce que le premier paquet de données et le second paquet de données soient reçus à différents moments.

[0076] Clause 14, le procédé selon au moins l'une des clauses 10 à 12, dans lequel la première jauge et la deuxième jauge sont des jauges à alimentation CC ou CA, et le premier environnement et le second environnement se chevauchent de manière à ce que le premier paquet de données et le second paquet de données soient reçus simultanément.

[0077] Clause 15, le procédé selon au moins l'une des clauses 10 à 14, dans lequel le premier environnement comprend une première tension fournie sur le câble d'alimentation, et le second environnement comprend une seconde tension fournie sur le câble d'alimentation, dans lequel la première tension est différente de la seconde tension.

[0078] Clause 16, le procédé selon la clause 15, dans lequel la première jauge est configurée pour détecter le moment où la première tension est fournie sur le câble d'alimentation et transmettre le premier paquet de données uniquement lorsque la première tension est fournie sur le câble d'alimentation, et la deuxième jauge est configurée pour détecter le moment où la seconde tension est fournie sur le câble d'alimentation et transmettre le second paquet de données uniquement lorsque la seconde tension est fournie sur le câble d'alimentation.

[0079] Clause 17, un système de distribution d'énergie et de données pour capteurs de fond de puits d'un puits, comprenant une alimentation électrique triphasée couplée à un câble d'alimentation pour fournir de l'énergie à un moteur de fond de puits positionné à l'intérieur d'un puits de forage, le câble d'alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur par lesquels les signaux d'énergie et de données sont transmis ; une première jauge couplée au premier conducteur du câble d'alimentation, dans lequel la première jauge de fond de puits est configurée pour transmettre un premier paquet de signaux de données sur le premier conducteur ; une deuxième jauge couplée au second conducteur du câble d'alimentation, dans lequel la deuxième jauge de fond de puits est configurée pour transmettre un second paquet des signaux de données sur le second conducteur ; et une troisième jauge couplée au troisième conducteur du câble d'alimentation, dans lequel la troisième jauge de fond de puits est configurée pour transmettre un troisième paquet des signaux de données sur le troisième conducteur.

[0080] Clause 18, le système de distribution d'énergie et de données selon la clause 17, dans lequel la première jauge est couplée au moteur de fond de puits, la deuxième jauge est positionnée le long du tubage à l'intérieur du puits de forage, et la troisième jauge est couplée par communication à une tête de puits du puits.

[0081] Clause 19, le système de distribution d'énergie et de données selon la clause 17 ou 18, dans lequel la première jauge, la deuxième jauge et la troisième jauge sont chacune positionnées le long du tubage à l'intérieur du puits de forage.

[0082] Clause 20, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 16 à 19, dans lequel la première jauge, la deuxième jauge et la troisième jauge sont chacune configurées pour continuer à transmettre les signaux de données sur le premier, le deuxième et le troisième conducteur respectif dans le cas où un ou plusieurs des autres conducteurs couplés à l'une ou plusieurs autres jauges respectives rencontrent un problème qui empêche la transmission sur l'un ou plusieurs autres conducteurs.

[0083] Clause 21, le système de distribution d'énergie et de données selon au moins l'une des clauses 16 à 20, dans lequel la première, la deuxième et la troisième jauge sont configurées pour être couplées au câble d'alimentation à une jonction existante avec le câble d'alimentation ou à une jonction créée sur la jauge avec le câble d'alimentation.

[0084] Il sera entendu que les termes « comprise » et/ou « comprenant », lorsqu'ils sont utilisés dans le présent mémoire et/ou les revendications, spécifient la présence de caractéristiques, étapes, opérations, éléments et/ou composantes indiqués, mais n'empêchent pas la présence ou l'addition d'un ou plusieurs autres caractéristiques, étapes, opérations, éléments, composantes, et/ou groupes de ceux-ci. De plus, les étapes et les composantes décrites dans les modes de réalisation et sur les figures ci-dessus sont simplement illustratives et ne signifient pas qu'une quelconque étape ou composante particulière est une exigence d'un mode de réalisation revendiqué.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   Les revendications portent sur ce qui suit :

   1. Système données pour jauges comprenant :

   de distribution d'énergie et de de fond de puits d'un puits, une alimentation électrique triphasée couplée à un câble d'alimentation pour fournir de l'énergie à un moteur de fond de puits positionné le long d'un puits de forage ;

   le câble d'alimentation configuré pour transmettre de l'énergie et pour transmettre des signaux de données ;

   une jauge de fond de puits couplée au moteur de fond de puits, dans lequel la jauge de fond de puits est configurée pour transmettre des signaux de données en fond de puits le long du câble d'alimentation jusqu'à un tableau de surface des jauges ; et au moins une jauge positionnée à distance de la jauge de fond de puits et couplée au câble d'alimentation, dans lequel l'au moins une jauge est configurée pour transmettre des signaux de données de jauge le long du câble d'alimentation au tableau de surface des jauges.
2. 2. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 1, dans lequel l'au moins une jauge comprend une jauge de tête de puits positionnée près d'une tête de puits du puits, et dans lequel la jauge de tête de puits est couplée au câble d'alimentation à un point en étoile généré par une duse couplée à un boîtier de ventilation, un boîtier de jonction, ou toute épissure triphasée à une surface du puits.
3. 3. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 1, dans lequel l'au moins une jauge comprend au moins une jauge de tubage positionnée le long d'un tubage de production à l'intérieur du puits de forage.
4. 4. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 3, dans lequel l'au moins une jauge de tubage est couplée au câble d'alimentation à un point en étoile généré par une duse.
5. 5. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 1, dans lequel l'au moins une jauge comprend une première jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits au-dessus d'un niveau de fluide du puits, une deuxième jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits en dessous du niveau de fluide du puits et au-dessus du moteur de fond de puits, et une troisième jauge de tubage positionnée le long du tubage du puits en dessous du moteur de fond de puits.
6. 6. Système de distribution d'énergie et de

   données selon la revendication 1, dans lequel le moteur de fond de puits est un moteur de pompage submersible électrique (PSE) , et la jauge de fond de puits est configurée pour mesurer une température du moteur PSE.
7. 7. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 1, dans lequel la jauge de fond de puits et l'au moins une jauge comprennent des jauges à alimentation CA, et les jauges à alimentation CA sont configurées pour transmettre les signaux de données en fond de puits et les signaux de données de jauge simultanément à travers le câble d'alimentation.
8. 8. Système de distribution d'énergie et de données selon la revendication 1, dans lequel la jauge de fond de puits et l'au moins une jauge comprennent des jauges à alimentation CC, et les jauges à alimentation CC sont configurées pour alterner entre l'envoi de signaux de données en fond de puits et de signaux de données de jauge à travers le câble d'alimentation.
9. 9. Procédé pour recevoir des données à partir de multiples jauges d'un puits, le procédé comprenant :

   la fourniture d'énergie triphasée à un moteur de pompage submersible électrique (PSE) de fond de puits positionné à l'intérieur d'un puits de forage via un câble d'alimentation comprenant un premier, un deuxième et un troisième conducteur ;

   la réception d'un premier paquet de données en provenance d'une première jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un premier environnement est atteint ; et la réception d'un second paquet de données en provenance d'une deuxième jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un second environnement est atteint.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la première jauge comprend une jauge de fond de puits couplée au moteur PSE, et la deuxième jauge comprend une jauge de tête de puits couplée à un boîtier de ventilation, un boîtier de jonction, ou toute épissure triphasée du puits.
11. 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre la réception d'un troisième paquet de données en provenance d'une troisième jauge du puits via le câble d'alimentation lorsqu'un troisième environnement est atteint, dans lequel la troisième jauge comprend une jauge de tubage couplée au câble d'alimentation le long du tubage à l'intérieur d'un puits de forage du puits.
12. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la première jauge et la deuxième jauge sont des jauges à alimentation CC ou CA, et le premier environnement comprend un premier temps après que la première jauge commence l'opération, le second environnement comprend un second temps après la deuxième jauge commence l'opération, et le premier temps et le second temps ne se chevauchent pas de manière à ce que le premier paquet de données et le second paquet de données soient reçus à différents moments.
13. 13. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la première jauge et la deuxième jauge sont des jauges à alimentation CC ou CA, et le premier environnement et le second environnement se chevauchent de manière à ce que le premier paquet de données et le second paquet de données soient reçus simultanément.
14. 14. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le premier environnement comprend une première tension fournie sur le câble d'alimentation, et le second environnement comprend une seconde tension fournie sur le câble d'alimentation, dans lequel la première tension est différente de la seconde tension.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la première jauge est configurée pour détecter le moment où la première tension est fournie sur le câble d'alimentation et transmettre le premier paquet de données uniquement lorsque la première tension est fournie sur le câble d'alimentation, et la deuxième jauge est configurée pour détecter le moment où la seconde tension est fournie • 28 sur le câble d'alimentation et transmettre le second paquet de données uniquement lorsque la seconde tension est fournie sur le câble d'alimentation.