NO345913B1

NO345913B1 - Et apparat for multiplekset overføring av elektrisk strøm og datasignaler til komponenter i en brønn

Info

Publication number: NO345913B1
Application number: NO20130251A
Authority: NO
Inventors: Marian Faur; Benoit Deville; Charley Martinez
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2021-10-11
Also published as: BR102013003540A2; US20130206387A1; BR102013003540B1; SA113340297B1; US9938823B2; NO20130251A1

Description

BAKGRUNN

[0001] En brønn kan bores inn i en undergrunnsstruktur, med det formål å gjenvinne væsker fra et reservoar i undergrunnsstrukturen. Eksempler på væsker inkluderer hydrokarboner, ferskvann eller andre væsker. Alternativt kan en brønn brukes til å injisere væsker i undergrunnsstrukturen.

[0002] Når en brønn er boret, kan kompletteringsutstyr installeres i brønnen. Eksempler på kompletteringsutstyr inkluderer et foringsrør eller forlengingsrør for foring av borehull. I tillegg kan strømningsrør, strømningskontrollenheter, pumper og annet utstyr installeres for å utføre produksjons- eller injeksjonsoperasjoner.

US2009140879A1 vedrører fremgangsmåter og apparat for telemetri og krafttilførsel. UA2005029476A1 vedrører et elektrisk styrings- og tilførselssystem. US2006038699A1 vedrører et multi-loop transmisjonssystem.

US2003010492A1 vedrører et nedihulls telemetri- og styringssystem som bruker ortogonal frekvensdelings-multipleksing.

OPPSUMMERING

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et apparat for multiplekset overføring av elektrisk strøm og datasignaler til komponenter i en brønn, karakterisert ved at det omfatter: en overflateenhet som har en strømtilførsel, konfigurert til å levere et kombinert signal med et vekselstrømsignal og et datasignal til en flerhet av elektriske moduler nede i brønn koplet til et kommunikasjonsmedium, idet minst en elektrisk modul nede i brønn av de elektriske modulene nede i en brønn omfatter: en krets for å motta vekselstrømsignalet og datasignalet over kommunikasjonsmediet, kretsen for å separere vekselstrømsignalet og datasignalet; en elektronisk bryter for å koble vekselstrømsignaluttaket ved kretsen til en elektrisk komponent for bruk nede i en brønn, den elektriske komponenten for bruk nede i brønn omfattende en elektrohydraulisk utløser; og en modulasjonstransformator konfigurert til å separere vekselstrømsignalet og datasignalet fra det kombinerte signalet på kommunikasjonsmediet, datasignalet båret på det delte kommunikasjonsmediet i differensialmodus og vekselstrømsignalet båret på det delte kommunikasjonsmediet i felles modus, modulasjonstransformatoren konfigurert til å subtrahere signaler på kommunikasjonsmediet for å produsere datasignalet, som er konfigurert til å bli tilveiebrakt til en telemetrimodul av den elektriske modulen nede i brønn, modulasjonstransformatoren konfigurert til å summere signaler på kommunikasjonsmediet for å tilveiebringe et felles modussignal i form av vekselstrømsignalet, som er konfigurert til å bli tilveiebrakt til en inngang på den elektroniske bryteren, idet flerheten av elektriske moduler nede i brønn er forbundet parallelt til kommunikasjonsmediet.

Ytterligere utførelsesformer av apparatet i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

[0003] Generelt, i henhold til enkelte implementeringer, inkluderer et apparat en krets for å motta strøm og data over et kommunikasjonsmedium, der kretsen skal separere strømmen og dataen. En elektronisk bryter kobler strømmen via kretsen til en elektrisk komponent (en pumpe og/eller en elektrohydraulisk utløser) for bruk i brønn. I henhold til andre implementeringer inkluderer en elektrohydraulisk utløser et ytre deksel som definerer et første hydraulisk kammer og et andre hydraulisk kammer, der en tetning for ett av de hydrauliske kamrene oppnås uten bruk av en elastomerisk tetning.

[0004] Andre funksjoner vil bli forklart i følgende beskrivelse, fra tegningene og fra patentkravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] Enkelte utforminger er beskrevet med tanke på følgende figurer:

Fig.1 illustrerer et eksempelarrangement på utstyr for bruk i brønn, i henhold til enkelte implementeringer,

Fig.2, 5-7, 9 og 10 er skjematiske diagrammer over eksempelarrangementer som inkluderer et delt kommunikasjonsmedium for levering av strøm og data til elektriske moduler i brønnhull, i henhold til enkelte implementeringer,

Fig.3 og 8 er skjematiske diagrammer over deler av eksempelarrangementene av fig.2 og 7, i henhold til enkelte implementeringer,

Fig 4 er et skjematisk diagram over en toveis tyristor-triode for bruk i en elektrisk modul i brønn i henhold til enkelte implementeringer,

Fig.11, 13 og 15 er skjematiske diagrammer over elektrohydrauliske utløsere i henhold til forskjellige implementeringer, og

Fig.12 og 14 er hydrauliske diagrammer over arrangementer over fig.

11 og 13, henholdsvis.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0006] I denne beskrivelsen brukes uttrykkene "over" og "under", "opp" og "ned", "øvre" og "nedre", "oppover" og "nedover", og andre slike uttrykk som indikerer relative posisjoner over eller under et gitt punkt eller element, for å gi en tydeligere beskrivelse av enkelte utforminger. Når de brukes om utstyr og metoder som skal brukes i horisontale brønner eller brønner med avvik, kan slike uttrykk imidlertid referere til et venstre-til-høyre, høyre-til-venstre eller diagonalt forhold, etter hva som er aktuelt.

[0007] Forskjellige typer komponenter for bruk i brønn kan utføre elektrisk kommunikasjon og kan drives av elektrisk strøm. I enkelte eksempler kan en overflateenhet (befinner seg på en jordoverflate over brønner) inkludere en telemetrimodul for å utføre datakommunikasjon og en eller flere strømtilførsler for å levere strøm til elektriske komponenter nede i brønnen. I enkelte eksempler, kan overflateenheten inkludere en hovedstrømtilførsel (f.eks. en hoved-AC eller vekselstrømtilførsel) og en hjelpestrømtilførsel (f.eks. en hjelpevekselsstrømtilførsel). Hovedstrømtilførselen kan brukes for å levere strøm til enkelte komponenter i et verktøy nede i brønnhullet, som sensorer, strømningskontrollenheter og så videre. Hjelpestrømtilførselen kan brukes for å drive andre komponenter som pumpe (f.eks. elektrohydraulisk pumpe, solenoidpumpe, piezoelektrisk pumpe og SMA-pumpe) eller en elektrohydraulisk utløser. I enkelte eksempler brukes separate elektriske linjer for å levere strøm fra hovedstrømtilførselen og hjelpestrømtilførselen til korresponderende elektriske komponenter nede i brønnen. Bruk av separate strømtilførsler, som hovedstrømtilførsel og hjelpestrømtilførselen, og korresponderende separate elektriske linjer, kan være kompliserte og lite effektive. For eksempel kan bruk av separate elektriske linjer føre til et større antall elektriske forbindelser, som igjen kan føre til redusert pålitelighet og økt riggtid (tid som går med til å montere og klargjøre en verktøystreng på et brønnområde).

[0008] I henhold til enkelte utforminger, kan et delt kommunikasjonsmedium brukes for å levere både strøm og data til forskjellige komponenter nede i brønnen (inkludert pumper og/eller elektrohydrauliske utløsere), som kan kobles til det delte elektriske kommunikasjonsmediet parallelt, i stedet for å bruke separate elektriske linjer for å levere strøm fra separate strømforsyninger til elektriske komponenter nede i brønnen. Som videre diskutert nedenfor, kan det delte kommunikasjonsmediet for levering av strøm og data inkludere et tvunnet ledningspar eller en koaksial kabel. Det delte kommunikasjonsmediet kan brukes for å levere strøm til komponenter som pumper og/eller elektrohydrauliske utløsere, samt andre komponenter i et verktøy, som et modem og så videre.

[0009] Fig.1 illustrerer et eksempelarrangement som inkluderer utstyr (f.eks. kompletteringsutstyr eller boreutstyr) brukt i en brønn 104. Utstyret nede i brønnen kan inkludere elektriske moduler 118 som kan kommunisere (både strøm og data) over et delt kommunikasjonsmedium 116. Det delte kommunikasjonsmediet 116 strekker seg til utstyr på jordoverflaten som befinner seg på en jordoverflate 102 som brønn 104 strekker seg fra. Utstyret på jordoverflaten inkluderer et brønnhode 101 og en overflateenhet 100. Det delte kommunikasjonsmediet strekker seg gjennom brønnhode 101 til overflateenhet 100.

[0010] Fig.2 er et skjematisk diagram over et eksempelarrangement som inkluderer overflateenhet 100, det delte kommunikasjonsmediet 116, og de elektriske modulene nede i brønnen 118 (noe som kan inkludere pumper og/eller elektrohydrauliske utløsere). Overflateenhet 100 inkluderer en strømtilførsel 106, som inkluderer en vekselstrømstilførsel som gir et vekselstrømssignal 108.

[0011] Overflateenheten 100 inkluderer også en telemetrimodul 110, som kan være et modem eller annen type telemetrimodul. Telemetrimodulen 110 brukes til å utføre datakommunikasjon. Telemetrimodul 110 kan sende ut eller inn et datasignal 112. Datasignal 112 kan mottas over det delte kommunikasjonsmedium 116 via telemetrimodul 110 fra en komponent nede i brønnen, som f.eks. en sensor. I andre eksempler kan datasignal 112 være et kommandosignal eller annet signal som sendes ut av telemetrimodul 110 for levering til en komponent i brønnen.

[0012] Vekselstrømssignal 108 kan ha en relativt lav frekvens, mens datasignal 112 kan ha en relativt høy frekvens (høyere enn frekvensen for vekselstrømssignal 108).

[0013] I utgangsretningen (fra overflateenhet 100 til en komponent i brønnen), kan utgangsdatasignalet fra telemetrimodul 110 og utgangsvekselstrømssignalet fra strømtilførsel 106 kombineres av modulasjonstransformator 114. Den kombinerte strøm og dataen (representert som kombinert signal 117 i fig.1) leveres over det delte nettverksmediet 116, som kan være et tvunnet ledningspar i enkelte eksempler. Et tvunnet ledningspar inkluderer et par elektriske ledninger, der de elektriske ledningene blir tvunnet for å krysse hverandre på forskjellige punkter. Som illustrert i fig.1, kobles de elektriske modulene 118 i brønnen parallelt med det delte kommunikasjonsmediet 116.

[0014] Det kombinerte signalet 117 inkluderer vekselstrømssignalet som leveres i felles modus over det tvinnede ledningsparet. Summering av signalene på de elektriske ledningene på det tvinnede ledningsparet produserer vekselstrømssignalet. Datasignalet i det kombinerte signalet 117 leveres i differensialmodus over det tvinnede ledningsparet - subtrahering av signalene på de elektriske ledningene til det tvinnede paret produserer datasignalet.

[0015] Merk at i baklengs retning, når datasignal fra en komponent nede i brønnen formidles utenfor brønnen til overflateenhet 100, kan modulasjonstransformator 114 separere datasignalet utenfor brønnen fra det kombinerte signalet på det tvinnede ledningsparet 116 for å levere til telemetrimodul 110.

[0016] Videre detaljer om en elektrisk modul i brønnen 118 i henhold til noen eksempler, er avbildet i fig.3. Den elektriske modulen 118 inkluderer en modulasjonstransformator 202 for separering av vekselstrømssignalet og datasignalet fra det kombinerte signalet 117 på det delte kommunikasjonsmediet 116. Som nevnt over leveres et datasignal på det delte kommunikasjonsmediet 116 i differensialmodus, mens vekselstrømsignalet leveres på det delte kommunikasjonsmediet 116 i vanlig modus. Modulasjonstransformator 202 kan subtrahere signalene på ledningene til det tvinnede ledningsparet 116 til å produsere et datasignal 203, som leveres ved utgang 204 til modulasjonstransformator 202.

Utgangsdatasignal 203 leveres til en telemetrimodul 206, som kan være et modem i enkelte tilfeller. Merk at utgangsdatasignal 203 kan være en kommando sendt til den elektriske modulen nede i brønnen 118 for å utløse modul 118. Merk også at datasignalet kan strømme i motsatt retning, fra telemetrimodul 206 gjennom modulasjonstransformator 202 til det tvinnede paret 116.

[0017] Modulasjonstransformator 202 kan summere signalene på ledningene til det tvinnede paret 116 for å levere et vanlig modus-signal 208 i fig. 3. Det vanlige modus-signalet er vekselstrømsignal 207, som leveres til en inngang på en bryter 210.

[0018] Bryter 210 kan i enkelte tilfeller være en elektronisk bryter heller enn et elektromekanisk relé som kan forbruke relativt store mengder strøm. I enkelte eksempler, er den elektroniske bryteren 210 en halvlederbryter som er laget ved bruk av halvlederteknologi. Halvlederbryteren kan være en toveis (bilateral) tyristor-triode. Et eksempel på en toveis tyristor-triode 302 vises i fig. 4, som har terminaler 304 og 306 og en postterminal 308. Et kontrollsignal kan leveres til postterminal 308 for å utløse en strømflyt mellom terminalene 304 og 306 gjennom den toveis tyristor-trioden 302. Strømmen kan flyte i begge retninger.

[0019] I andre eksempler kan den elektroniske bryteren 210 inkludere transistor(er), som strømtransistor(er) slik at strømkommunikasjon kan gå gjennom den elektroniske bryteren 210.

[0020] Effekten av den elektroniske bryteren 210 kobles til en elektrisk komponent 212 som skal drives av vekselstrømsignalet 207 som leveres gjennom den elektroniske bryteren 210. I enkelte eksempler kan den elektriske komponenten 212 være en elektrohydraulisk utløser som har en motor 214, en hydraulisk pumpe 216 og en utløser 218 som har et stempel 220 som kan beveges av hydraulisk trykk av den hydrauliske pumpen 216. I andre tilfeller kan andre typer elektriske komponenter drives av strøm som leveres gjennom den elektroniske bryteren 210 i fig.3.

[0021] En kondensator 222 i den elektriske komponenten 212 gjør det mulig for en fasedreiing å drive motoren 214.

[0022] Telemetrimodul 206 leverer en effekt til den elektroniske bryteren 210 (som f.eks. til port 308 på tyristor 302 i fig.4). Effekten fra telemetrimodul 206 kan levere en kommando til den elektroniske bryteren 210 for å aktivere eller deaktivere den elektroniske bryteren 210, som svar på et kontrollsignal som mottas over det delte kommunikasjonsmediet 116.

[0023] I enkelte eksempler kan utløser 218 inkludere en posisjonssensor 224 for å måle en posisjon på stempelet 220. Den målte posisjonen kan formidles av posisjonssensor 224 over kommunikasjonslinjen 226 til telemetrimodul 206, som kan levere et datasignal som representerer den målte posisjonen gjennom modulasjonstransformatoren 202 til det tvinnede ledningsparet 116 for kommunikasjon til overflateenheten 100.

[0024] Selv om et spesielt arrangement er avbildet i fig.3, merk at i andre implementeringer, kan andre arrangementer for en elektronisk modul i brønnen 118 brukes. For eksempel kan enkelte av de elektroniske modulene i brønnen 118 inkludere elektro-hydrauliske utløsere som diskutert over, mens andre av de elektroniske modulene i brønnen kan inkludere andre typer enheter, som sensorer, strømningskontrollenheter og så videre.

[0025] Fig.5 illustrerer et eksempelarrangement som er en variant av arrangementet i fig.2. Lignende komponenter i fig.5 tildeles samme referansenumre som i fig.2. I arrangementet i fig.5, finnes en induktiv kobler 156 (inkludert to par med ledninger 152 og 154 for å kommunisere de respektive signalene 153 og 155, henholdsvis), for å muliggjøre kommunikasjon med det delte kommunikasjonsmediet 116 (f.eks. tvunnet ledningspar) og et annet delt kommunikasjonsmedium 150, uten å måtte levere en elektrisk forbindelse mellom de delte kommunikasjonsmediene 116 og 150.

[0026] En induktiv kobler utfører kommunikasjonen (data og/eller strøm) ved bruk av induksjon mellom de induktive koblerdelene (f.eks. ledninger) i den induktive kobleren.

[0027] Parene 152 og 154 med ledninger gir en transformator som kan utføre signalsummering (for å utskille et vanlig modus-signal) og signalsubtraksjon (for å gi et differensialmodus-signal) slik at vekselstrømssignal og datasignal kan kobles gjennom den induktive kobleren 156.

[0028] De elektriske modulene 118 i brønnen kobles parallelt til det delte kommunikasjonsmediet 150. Komponentene i de elektriske modulene 118 i brønnen kan være lik de som er avbildet i fig.3, for eksempel.

[0029] Fig.6 illustrerer et eksempelarrangement som er en variant av arrangementet i fig.5. Lignende komponenter i fig.6 tildeles samme referansenummer som i fig.5. Arrangementet i fig 6 brukes i en multilateral brønn med laterale forgreininger A og B som strekker seg fra et hovedbrønnhull. I fig.6 kobler den induktive kobleren 156 data og strøm mellom det delte kommunikasjonsmediet 116 og 150 (f.eks. et kombinert signal 117 kobles induktivt gjennom den induktive kobleren 156 og utmates som et kombinert signal 119).

[0030] I tillegg kan en induktiv kobler 160 (med samme design som den induktive kobleren 156) induktivt koble strøm og data mellom det delte kommunikasjonsmediet 150 og et delt kommunikasjonsmedium 163, som kobles til de elektriske modulene i brønnen 164 i en lateral forgrening A.

[0031] På samme måte kan en induktiv kobler 162 (med samme design som den induktive kobleren 156) induktivt koble strøm og data mellom det delte kommunikasjonsmediet 150 og et delt kommunikasjonsmedium 165, som kobles til elektriske moduler i brønnen 166 i en lateral forgreining B. Bruk av ekstra induktive koblere muliggjør kommunikasjon av strøm og data med utstyr i flere laterale forgreininger.

[0032] Fig.7 viser et arrangement i henhold til et annet eksempel, der en overflateenhet 100-1 er koblet over en koaksial kabel 402 til elektriske moduler 118. Den koaksiale kabelen 402 kan ha en intern leder som er omgitt av en ledende kappe. Et isolerende lag er lagt mellom den ledende kappen (som kan være en rørformet ledende kappe) og den indre lederen

[0033] Overflateenheten 100-1 inkluderer vekselstrømtilførsel 106 og telemetrimodul 110. I stedet for en modulasjonstransformator som i overflateenhet 100 i fig.2, inkluderer overflateenhet 100-1 en multipleksenhet 404 som skal kunne kombinere vekselstrømsignal 108 som sendes av vekselstrømtilførsel 106 og datasignal 112 som sendes av telemetrimodul 110 for levering som kombinert signal 117 over den koaksiale kabelen 402.

[0034] Elektriske moduler i brønnen 118-1 kobles til den koaksiale kabelen 402 for å motta vekselstrøm og datasignaler som sendes over den koaksiale kabelen 402. Den koaksiale kabelen 402 kan også brukes for å sende datasignaler oppover i brønnen fra de elektriske modulene i brønnen 118 til overflateenhet 100-1.

[0035] Fig.8 illustrerer eksempelkomponenter som kan brukes i en elektrisk modul 118-1. I den elektriske modulen 118-1 i brønnen, i stedet for modulasjonstransformatoren 202 som brukes i elektriske moduler i brønnen 118 i fig.3, inkluderer den elektriske modulen i brønnen 118-1 en demultipleksenhet for å separere høy-frekvenskomponenter (inkludert datasignal 203) fra lavfrekvenskomponenter (inkludert vekselstrømsignal 207). I enkelte eksempler kan demultipleksenheten 502 inkludere et høypassfilter for å utskille høyfrekvenskomponenter, og et lavpassfilter for å utskille lavfrekvenskomponenter.

[0036] Datasignalet 203 som sendes av demultipleksenheten 502 leveres til telemetrimodul 206, og vekselstrømsignal 207 som sendes av demultipleksenhet 502 leveres til inngangen på den elektroniske bryteren 210, som kan koble vekselstrømsignalet 207 til den elektriske komponenten 212.

[0037] Fig.9 illustrerer et eksempelarrangement som er en variant av arrangementet i fig.7. Lignende komponenter i fig 9 tildeles samme referansenummer som i fig.7. Eksempelarrangementet i fig.9 inkluderer en induktiv kobler 420 til induktiv strøm- og datasignaler mellom den koaksiale kabelen 402 og en annen koaksial kabel 410 som er koblet til elektriske moduler i brønnen 118-1.

[0038] Fig.10 illustrerer et eksempelarrangement som er en variant av arrangementet i fig.9. Lignende komponenter i fig.10 tildeles samme referansenummer som i fig.9. Arrangementet i fig 10 brukes i en multilateral brønn med laterale forgreininger A og B som strekker seg fra et hovedbrønnhull. I fig.10 kobler den induktive kobleren 420 data og strøm mellom de koaksiale kablene 402 og 410.

[0039] I tillegg kan en induktiv kobler 430 (med samme design som den induktive kobleren 420) induktivt koble strøm og data mellom den koaksiale kabelen 410 og en koaksial kabel 432, som kobles til de elektriske modulene i brønnen 434 i en lateral forgrening A.

[0040] På samme måte kan en induktiv kobler 431 (med samme design som den induktive kobleren 410) induktivt koble strøm og data mellom den koaksiale kabelen 410 og en koaksial kabel 435, som kobles til de elektriske modulene i brønnen 436 i en lateral forgrening B.

[0041] Fig.11 er en sideskjematisk visning av en elektrohydraulisk utløser 500, som er et eksempel på den elektriske komponenten 212 som er avbildet i fig.3 eller 8. I henhold til enkelte implementasjoner, bruker ikke den elektrohydrauliske utløseren 500 elastomeriske tetninger (enten statiske eller dynamiske) som er i kontakt med brønnboringsvæsker. Bruk av elastomeriske tetninger som er eksponert for brønnboringsvæsker i et borehull kan føre til redusert pålitelighet hos verktøyet, fordi de elastomeriske tetningene kan svikte før eller siden. Derfor er kanskje ikke verktøy med elastomeriske tetninger som utsettes for brønnboringsvæsker det riktige valget for permanente installasjoner i en brønn.

[0042] Den elektro-hydrauliske utløseren 500 har et ytre deksel 501 (f.eks. metalldeksel) som inneholder et første kammer 504 og et andre kammer 506, som er fylt med en hydraulisk væske (det første og andre kammeret 504 og 506 utgjør det første og andre hydrauliske kammeret). Det første kammeret 504 har to deler: en første del til venstre på det første kammeret 506 og en annen del til høyre på kammeret 506. Den første delen på det første kammeret 504, som er delvis definert av en skillevegg 522, inkluderer motoren 214 og den hydrauliske pumpen 216. Ledninger 524 strekker seg gjennom skillevegg 522 til motoren 214.

[0043] Den andre delen av det første kammeret 504 ligger nært den høyre siden 508 på stempelet 220 (som er festet til deksel 501 med en tetning 514). En væskebane 510 forbinder de første og andre delene av det første kammeret 504. I noen eksempler kan væskebanen 510 leveres av et rør som er sveiset fast på det ytre dekselet 502 - i andre eksempler, kan andre typer væskebaner brukes.

[0044] Når en ventil 512 (som kan være en solenoidventil eller annen type ventil) er lukket, er det andre kammeret 506 isolert fra det første kammeret. Merk at en O-ring-tetning kan brukes på stempel 220 for å feste en indre overflate til det ytre dekselet 502 for å gi et tett feste mellom stempelet 220 og den ytre dekselet 502.

[0045] En spennfjær 516 befinner seg i det andre kammeret 506, på venstre side 518 på stempelet 220. Spennfjæren 516 trekker vanligvis stempelet 220 til venstre (i diagrammet) og kan opprette tilstrekkelig trekkraft for å plassere stempelet 220 og utløserstang 520 tilkoblet til stempel 220 i en første posisjon når trykket er balansert mellom det første og det andre kammeret 504 og 506. I andre eksempler, i stedet for å bruke spennfjæren 516, kan en kompresjonsfjær brukes i stedet., der kompresjonsfjæren plasseres på høyre side 508 av stempel 220.

[0046] Ettersom det første kammeret 504 er det eneste av to kamre 504 og 506 som potensielt er i kontakt med brønnboringsvæsker, sveisede metallbelger 526 og 528 kan brukes for å lage et helt inngjerdet første kammer 504. Belgen 526 er sveiset til det ytre dekselet 502 og utløserstangen 520. Belgen 526 er deformerbar for å muliggjøre langsgående bevegelse på utløserstangen 520 når den utløses hydraulisk av pumpen 216. I andre eksempler, kan belgen 526 ha et annet arrangement.

[0047] Belgen 528 plasseres i en rørformet struktur 530, og sveises fast til den rørformede strukturen 530. En side av belgen 528 er i væskekommunikasjon med det første kammeret 504 gjennom en væskebane 531. Belgen 528 gir en trykk-kompensasjon til det første kammeret 504 når det gjelder eksternt brønntrykk. Kombinasjonen av belgen 528 og den rørformede strukturen 530 gir en utjevnende enhet for å utjevne trykket inne i det første kammeret 504 med brønnboringstrykk.

[0048] Under drift aktiveres motor 502, som f.eks. ved bruk av den elektroniske bryteren 210 i fig.3 eller 8 for å koble vekselstrøm til motor 502. Motor 214 er koblet til den hydrauliske pumpen 216 ved en kobling 503.

Aktivering av motoren 214 forårsaker den hydrauliske pumpen 216 til å pumpe hydraulisk væske gjennom en utgangsbane 534 inn i et andre kammer 506, som bygger opp trykk for å bevege stempelet 220. Avhengig av brukt trykk, oppnås en likevekts posisjon for stempelet 220. Pumpen 216 muliggjør at tilstrekkelig trykk bygger seg opp for å forårsake at stempel 220 og utløser 520 beveger seg fra den første posisjonen til den andre posisjonen.

[0049] For å bevege kammer 220 og utløserstang 520 tilbake fra den andre posisjonen til den første posisjonen, ventilen 512 kan åpnes (ved bruk av en kommando) for å muliggjøre væskekommunikasjon mellom det første og andre kammeret 504 og 506, som balanserer trykket mellom de to kamrene. Når trykket i kamrene 504 og 506 er balansert, kan spennfjæren 516 bevege stempelet 220 og utløserstang 520 tilbake til første posisjon.

[0050] Et hydraulisk diagram for arrangementet i fig.11 er avbildet i fig.12. Elementer i det hydrauliske diagrammet i fig.12 som korresponderer til elementene i fig.11 tildeles samme referansenumre. Inntaket til pumpen 216 i fig.12 er tilkoblet for å motta væske fra et væskereservoar (som er en del av det første kammeret 504) gjennom et filter 532. En kontrollventil 534 og en avlastningsventil 536 er plassert ved utgangen til pumpen 216 for å henholdsvis unngå tilbakestrømning og for å kontrollere maksimumtrykket til pumpen 216. Å kontrollere maksimumtrykket til pumpen 216 muliggjør at mengden strøm som trekkes av motoren 214 kan kontrolleres. De første og andre posisjonene til stempelet 220 og utløserstang 520 er avbildet i fig.12.

[0051] Fig.13 avbilder en annen elektrohydraulisk utløser 500-1 som ikke inkluderer spennfjæren 516 og ventil 512 i fig.11. I stedet brukes en hydraulisk distributør 602. Komponentene i den elektrohydrauliske utløseren 500-1 som er lik de korresponderende komponentene i den elektrohydrauliske utløseren 500 tildeles de samme referansenumrene.

[0052] I arrangementet i fig.13, er ikke pumpens 216 inntak ikke koblet til væskereservoaret, men i stedet for er væskereservoaret tilkoblet via det første kammeret 504 til pumpens inntak. I fig.13 forbinder en væskebane 510-1 de første og andre delene av det første kammeret 504. I tillegg er væskebanen 510-1 koblet til en utgangsport på den hydrauliske distributøren 602.

[0053] Den hydrauliske distributøren 602 har to posisjoner. I fig.13 er den hydrauliske distributøren 602 i sin topp-posisjon. I denne posisjonen lukkes væskebanen fra det andre kammeret 506 til pumpeinntaket, mens væskebanen fra den høyre delen av det første kammeret 504 (til høyre for stempel 220 i fig.13) og væskereservoaret til pumpeinntaket er åpen. I denne posisjonen, når pumpen 216 er aktivert, vil den hydrauliske væsken sirkulere fra reservoaret til det andre kammeret 506 (til venstre for stempelet 220). Trykket bygger seg dermed opp for å bevege stempel 220 fra sin første posisjon til den andre posisjonen.

[0054] Den hydrauliske distributøren 602 har også en bunnposisjon. I bunnposisjonen er væskebanen fra reservoaret til pumpeinntaket lukket, mens væskebanen fra det andre kammeret 506 (til venstre fra stempel 220) til pumpeinntaket er åpen. Pumpeuttaket er koblet til den andre delen av det første kammeret (høyre side av stempel 220) og reservoaret. Som et resultat vil væsken, når pumpen er aktivert, sirkulere fra det andre kammeret 506 (til venstre for stempel 220) til reservoaret, som skaper et trykkfall i det andre kammeret 506. Trykkfallet gjør at differensialtrykket utvikler seg på tvers av stempel 220, som beveger stempelet 220 tilbake til sin første posisjon.

[0055] Fig.14 avbilder det hydrauliske diagrammet for arrangementet i fig.

13 som inkluderer den hydrauliske distributøren 602.

[0056] Fig.15 avbilder et annet eksempel på elektrohydraulisk utløser 500-2. Denne elektrohydrauliske utløseren 500-2 bruker en reversibel pumpe 216-1. Den elektrohydrauliske utløseren 500-2 inkluderer ikke spennfjæren 516 og ventil 512 i fig.11, ei heller den hydrauliske distributøren 602 i fig.13.

[0057] Når den reversible pumpen 216-1 strømmer fra det første kammeret 504 til det andre kammeret 506, vil dette skape overtrykk i det andre kammeret 506 for å bevege stempelet 220 fra den første posisjonen til den andre posisjonen.

[0058] På den annen side, når pumpen reverseres, vil dette skape undertrykk i det andre kammeret 506 slik at stempelet 220 beveger seg fra den andre posisjonen til den første posisjonen.

[0059] I den forrige beskrivelsen fremsettes en rekke detaljer for å gi en forståelse av emnet i dette dokumentet. Implementeringer kan imidlertid praktiseres uten enkelte eller alle disse detaljene. Andre implementeringer kan inkludere modifikasjoner og variasjoner fra detaljene som diskuteres over. Det er ment at de vedlagte patentkravene dekker slike modifikasjoner og variasjoner.

Claims

PATENTKRAV

1. Et apparat for multiplekset overføring av elektrisk strøm og datasignaler til komponenter i en brønn, k a r a k t e r i s e r t v e d at det omfatter:

en overflateenhet (100) som har en strømtilførsel (106), konfigurert til å levere et kombinert signal (117) med et vekselstrømsignal (108) og et datasignal (112) til en flerhet av elektriske moduler (118) nede i brønn koplet til et kommunikasjonsmedium (116), idet minst en elektrisk modul (118) nede i brønn av de elektriske modulene (118) nede i en brønn omfatter:

en krets for å motta vekselstrømsignalet (108) og datasignalet (112) over kommunikasjonsmediet (116), kretsen for å separere vekselstrømsignalet (108) og datasignalet (112);

en elektronisk bryter (210) for å koble vekselstrømsignaluttaket ved kretsen til en elektrisk komponent (212) for bruk nede i en brønn, den elektriske komponenten (212) for bruk nede i brønn omfattende en elektrohydraulisk utløser (218); og

en modulasjonstransformator (114) konfigurert til å separere vekselstrømsignalet (108) og datasignalet (112) fra det kombinerte signalet (117) på kommunikasjonsmediet (116), datasignalet (112) båret på det delte kommunikasjonsmediet (116) i differensialmodus og vekselstrømsignalet (108) båret på det delte kommunikasjonsmediet (116) i felles modus, modulasjonstransformatoren (114) konfigurert til å subtrahere signaler på kommunikasjonsmediet (116) for å produsere datasignalet (112), som er konfigurert til å bli tilveiebrakt til en telemetrimodul (110, 206) av den elektriske modulen (118) nede i brønn, modulasjonstransformatoren (114) konfigurert til å summere signaler på kommunikasjonsmediet (116) for å tilveiebringe et felles modussignal i form av vekselstrømsignalet (108), som er konfigurert til å bli tilveiebrakt til en inngang på den elektroniske bryteren (210), idet flerheten av elektriske moduler (118) nede i brønn er forbundet parallelt til kommunikasjonsmediet (116).

2. Apparatet ifølge patentkrav 1, der kretsen inkluderer en demultipleksenhet (502) for å separere en første komponent som har en høyere frekvens i et signal fra en andre komponent som har en lavere frekvens i signalet.

3. Apparatet ifølge patentkrav 1, videre omfattende av en telemetrimodul (110, 206) for å motta datautmating av kretsen, der en utmating av telemetrimodulen (110, 206) er koblet til den elektroniske bryteren (210), utdata for å gi en kommando til den elektroniske bryteren (210) for å aktivere eller deaktivere bryteren (210).

4. Apparatet ifølge patentkrav 1, der den elektroniske bryteren (210) inkluderer en halvlederbryter toveis (bilateral) tyristor-triode (302).

5. Apparatet ifølge patentkrav 1, der den elektroniske bryteren (210) inkluderer en komponent som velges fra gruppen som består av en toveis tyristor-triode (302) og en strømtransistor.

6. Apparatet ifølge patentkrav 1, der det delte kommunikasjonsmediet (116) omfatter minst en av et tvunnet ledningspar eller en koaksial kabel.

7. Apparatet ifølge patentkrav 6, der det delte kommunikasjonsmediet (116) er et første delt kommunikasjonsmedium (116), apparatet videre omfattende et andre delt kommunikasjonsmedium (150) og en induktiv kobler (156) for å induktivt koble strøm og data mellom det første (116) og andre (159) delte kommunikasjonsmediet.

8. Apparatet ifølge patentkrav 1, der det delte kommunikasjonsmediet (116) er et første delt kommunikasjonsmedium (116) som den elektriske modulen (118) for bruk nede i brønn er tilkoblet, der den elektriske modulen (118) for bruk i brønn og det første delte kommunikasjonsmediet (116) er for posisjonering i en lateral forgreining, idet systemet videre omfatter:

et andre delt kommunikasjonsmedium (150) og

en induktiv kobler (156) for å induktivt koble strømmen og dataen mellom det første (116) og det andre (150) delte kommunikasjonsmediet.

9. Apparatet ifølge patentkrav 1, der den elektrohydrauliske utløseren (500) omfatter:

et ytre deksel (501) som definerer et første hydrauliske kammer (504) og et andre hydrauliske kammer (506),

et stempel (220),

en pumpe (216) for å bruke væsketrykk på det andre hydrauliske kammeret for å skape bevegelse i stempelet fra en første posisjon til en andre posisjon, og

en første belg (526) for å skape en flytende tetning for det første hydrauliske kammeret fra en brønnregion utenfor det første hydrauliske kammeret uten bruk av en elastomerisk tetning.

10. Apparatet ifølge patentkrav 9, der den elektrohydrauliske utløseren omfatter videre en utløserstang (520) som er koblet til stempelet, der den første belgen er sveiset på utløserstangen og til det ytre dekselet.

11. Apparatet ifølge patentkrav 9, der den elektrohydrauliske utløseren (500) omfatter videre en andre belg (528) for å levere en utjevningsenhet for det første kammeret, den andre belgen for å utjevne et trykk mellom det første kammeret og brønnregionen utenfor den elektrohydrauliske utløseren.

12. Apparatet ifølge patentkrav 9, der den elektrohydrauliske utløseren (500) omfatter videre en fjær (516) for å stabilisere stempelet til den første posisjonen når trykkene i det første og andre kammeret er balansert.

13. Apparatet ifølge patentkrav 9, der den elektrohydrauliske utløseren (500) omfatter videre en hydraulisk distributør (602) som har flere posisjoner for å kontrollere trykket i det første og andre kammeret.

14. Apparatet ifølge patentkrav 9, der pumpen (216) er en reversibel pumpe.