RU2237807C2 - Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) - Google Patents
Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237807C2 RU2237807C2 RU2002116660/03A RU2002116660A RU2237807C2 RU 2237807 C2 RU2237807 C2 RU 2237807C2 RU 2002116660/03 A RU2002116660/03 A RU 2002116660/03A RU 2002116660 A RU2002116660 A RU 2002116660A RU 2237807 C2 RU2237807 C2 RU 2237807C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- submersible
- block
- installation
- cable
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к эксплуатации скважин и может быть использована при измерении давления на приеме насоса, температуры обмоток погружного электродвигателя и вибрации электродвигателя погружного насоса. Осуществляют питание и передачу информации пропусканием по кабелю переменных токов, частота которых превышает резонансную частоту электрической системы установки и не превышает частоту затухания колебаний в кабеле, при этом частота тока питания отличается от частоты тока передачи информации не менее чем в 10 раз. Установка содержит электродвигатель и систему телеметрии с погружным и наземным блоками, каждый из которых содержит разделительный трансформатор и высокочастоный генератор. В каждом блоке высокочастотный генератор соединен с первой обмоткой его разделительного трансформатора, при этом вторичная обмотка трансформатора соединена с кабелем питания электродвигателя и подключена к двум фазам питания электродвигателя. Погружной блок установлен в головке электродвигателя и содержит цифровое программируемое арифметико-логическое устройство, преобразователь интерфейса, высокочастотный генератор, блок питания и датчик данных о давлении на приеме насоса, температуры обмоток погружного электродвигателя и вибрации погружного насоса. Изобретение направлено на уменьшение габаритов погружного блока, его рациональное размещение в установке и подключение к кабелю питания. 3 н.п.ф-лы, 3 ил.
Description
Группа изобретений относится к насосным установкам с электрическим приводом, работающим в погруженном состоянии, и может быть использована при измерении давления на приеме насоса, температуры обмоток погружного электродвигателя и вибрации электродвигателя.
Известен способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса переменным однофазным током, реализуемый при работе устройства для контроля температуры погружного электродвигателя и давления на приеме насоса (авт. свид. SU №1652525, Мкл.5 Е 21 В 47/06, опубл. 1991 г.), предусматривающий передачу информации по кабелю токами, частота которых превышает промышленную частоту 50 Гц, например, в 500 раз.
При таком способе питания и передачи информации погружной блок системы телеметрии имеет большие диаметральные габариты (определяемые размерами трансформатора, рассчитанного на ток промышленной частоты). Большие габариты погружного блока приводят к необходимости его установки в герметичном корпусе и соединения его кабелем (длина составляет ~6 м) с узлом электропитания двигателя, что усложняет монтаж и эксплуатацию установки и снижает ее надежность из-за возможного нарушения контакта в соединении кабеля.
Известен также способ питания и передачи информации погружного блока, реализуемый скважинным устройством для контроля температуры погружного электродвигателя и давления на приеме насоса (патент RU №2099522, Мкл.6 Е 21 В 47/06, опубл. 1997 г.). Для питания погружного блока используется переменный однофазный ток промышленной частоты 50 Гц. Для передачи информации используется сложный частотно модулированный сигнал, несущий одновременно информацию о текущих значениях давления на приеме насоса и температуры обмоток погружного электродвигателя, измеренных соответственно измерительными преобразователями давления и температуры.
Установка со скважинным устройством (патент RU №2099522, Мкл.6 Е 21 В 47/06, опубл. 1997 г.), принятая в качестве прототипа установки, заявляемой в п.2 формулы изобретения, содержит электродвигатель и систему телеметрии с погружным и наземным блоками, каждый из которых содержит разделительный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с кабелем питания электродвигателя.
Параллельное получение информации о текущих значениях давления и температуры и использование для передачи информации сложного частотно-модулированного сигнала повышает достоверность контроля давления и температуры и быстродействие системы.
Однако погружной блок системы телеметрии имеет также большие диаметральные габариты (определяемые размерами разделительного трансформатора, рассчитанного на питающее напряжение промышленной частоты 50 Гц). При монтаже погружной блок необходимо установить в герметичном корпусе и соединить кабелем (длина составляет ~ 6 м) с узлом электропитания двигателя, что усложняет монтаж и эксплуатацию установки и снижает ее надежность из-за увеличения длины установки и возможного нарушения контакта в соединении кабеля.
Для передачи информации погружной блок (разделительный трансформатор) подключен к тяжелодоступной нулевой точке статорной обмотки погружного электродвигателя, что также ухудшает условия его монтажа и эксплуатации.
Известна установка погружного электродвигателя с системой контроля температуры (авт. свид. SU №1101546, Мкл.3 Е 21 В 47/06, опубл. 1984 г.), содержащая передающее устройство - погружной блок, установленный в нижней части погружного электродвигателя и соединенный кабелем с узлом электропитания двигателя, к которому подключен кабель-токоподвод.
Необходимость установки погружного блока в герметичном корпусе увеличивает его габариты, а его соединение кабелем (длина составляет ~6 м) с узлом электропитания двигателя усложняет монтаж и эксплуатацию установки и снижает ее надежность из-за возможного нарушения контакта в соединении кабеля с узлом электропитания двигателя.
Известен способ питания и передачи информации датчика системы телеметрии установки погружного насоса (Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. - М.: Недра, 1968, с. 47-49), принятый в качестве прототипа способа и предусматривающий пропускание по кабелю переменных токов, частота которых превышает резонансную частоту электрической системы установки и не превышает частоту затухания колебаний в кабеле.
Питание и передача информации погружного блока токами, частота которых определяется пределами, указанными выше, позволяет использовать в погружном блоке разделительный трансформатор и конденсатор с небольшими диаметральными размерами, что уменьшает габариты погружного блока.
Однако для реализации такого способа необходимо обеспечивать надежное разделение сигналов, что предъявляет высокие требования к входному фильтру.
Известна установка погружного насоса с системой телеметрии ИТУ-ДС, содержащая электродвигатель с головкой и систему телеметрии с погружным блоком (Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. - М.: Недра, 1968, с.291, рис. 169, 171). Погружной блок размещен в специальном герметичном корпусе, расположенном в корпусе электродвигателя.
Расположение погружного блока в специальном герметичном корпусе, расположенном в корпусе электродвигателя, повышает надежность эксплуатации за счет непосредственного соединения погружного блока с узлом электропитания двигателя.
Однако, как и в установке, описанной выше, погружной блок располагается в герметичном корпусе, что усложняет конструкцию за счет необходимости изготовления корпуса погружного блока и повышает габариты этого узла.
Наиболее близкой к заявляемой в 3-м пункте формулы и принятой в качестве прототипа является установка погружного насоса с системой телеметрии, содержащая электродвигатель и систему телеметрии с погружным блоком (втулочными трансформаторами), расположенным в головке электродвигателя.
В такой установке нет необходимости в герметичном корпусе для втулочного трансформатора.
Однако такая установка имеет ограниченные возможности, что объясняется ограниченными возможностями ее погружного блока - втулочных трансформаторов, кроме того, для датчика, расположенного отдельно, необходим герметичный корпус, что усложняет монтаж и эксплуатацию установки.
Задачей изобретения является создание способа питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии и установки погружного насоса с системой телеметрии, обеспечивающих улучшение условий монтажа и эксплуатации установки за счет уменьшения диаметральных габаритов погружного блока, его рационального размещения в установке и подключения к кабелю питания электродвигателя.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса пропусканием по кабелю переменных токов, частота которых превышает резонансную частоту электрической системы установки и не превышает частоту затухания колебаний в кабеле, частота тока питания может отличаться от частоты тока передачи информации не менее чем в 10 раз.
Выбранное соотношение частот токов питания и передачи информации обеспечивает надежное разделение сигналов, что снижает требования к входному фильтру.
Использование токов такой частоты позволяет обеспечить подключение погружного блока не к нулевой точке, а к двум фазам кабеля питания, что упрощает монтаж и эксплуатацию системы.
Поставленная задача решается также усовершенствованием установки погружного насоса, содержащей электродвигатель и систему телеметрии с погружным и наземным блоками, каждый из которых содержит разделительный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с кабелем питания электродвигателя, при этом погружной блок содержит высокочастотный генератор, соединенный с первой обмоткой его разделительного трансформатора.
Это усовершенствование заключается в том, что наземный блок снабжен высокочастотным генератором, соединенным с первой обмоткой его разделительного трансформатора, при этом вторичная обмотка каждого трансформатора подключена к двум фазам питания электродвигателя.
Снабжение наземного блока высокочастотным генератором, соединенным с первой обмоткой его разделительного трансформатора, и подключение при этом вторичной обмотки каждого трансформатора к двум фазам питания электродвигателя позволяет упростить монтаж установки, исключив необходимость подключения к труднодоступной нулевой точке.
Во втором варианте установки поставленная задача решается также за счет того, что в установке погружного насоса с системой телеметрии, содержащей электродвигатель и систему телеметрии с погружным блоком, расположенным в головке электродвигателя, погружной блок содержит цифровое программируемое арифметико-логическое устройство, преобразователь интерфейса, высокочастотный генератор, блок питания и датчик данных о давлении на приеме насоса, температуры обмоток погружного элктродвигателя и вибрации погружного насоса.
Выполнение погружного блока содержащим цифровое программируемое арифметико-логическое устройство, преобразователь интерфейса, высокочастотный генератор, блок питания и датчик данных о давлении на приеме насоса, температуры обмоток погружного элктродвигателя и вибрации погружного насоса позволяет расширить возможности погружного блока и все его элементы выполнить без герметичного корпуса, что уменьшает его размеры и упрощает изготовление, а также расположить погружной блок в непосредственной близости к узлу электропитания двигателя, расположенному в его головке.
Заявляемые способ и установки объединены единым изобретательским замыслом, так как совокупность их признаков позволяет улучшить условия монтажа и эксплуатации установки за счет уменьшения диаметральных габаритов погружного блока, его рационального размещения в установке и подключения к кабелю питания электродвигателя.
Предлагаемая группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная электрическая схема установки с системой телеметрии, на фиг.2 - установка (погружной блок 4 показан условно), на фиг.3 - головка электродвигателя с установленным погружным блоком.
Установка содержит погружной электродвигатель 1, соединенный кабелем 2 с системой телеметрии, в которую входит наземный блок 3 и погружной блок 4. В состав наземного блока 3 входит: разделительный конденсатор 5, разделительный трансформатор 6, разделительный дроссель 7, входной фильтр 8 и преобразователь сигнала 9, состоящий в приведенном варианте из преобразователя интерфейса 10 и цифрового программируемого арифметико-логического устройства 11, соединенный с входом управляемого высокочастотного генератора 12. Выход генератора 12 соединен с первой обмоткой разделительного трансформатора 6.
В состав погружного блока 4 входит: разделительный конденсатор 13, разделительный трансформатор 14, защитный стабилитрон 15, преобразователь интерфейса 16, цифровое программируемое арифметико-логическое устройство 17, соединенное с высокочастотным генератором 18, датчик давления температуры, вибрации 19 и блок питания 20. Высокочастотный генератор 18 соединен с первой обмоткой разделительного трансформатора 14.
Погружной блок 4 установлен в головке 21 электродвигателя 1. Вторичные обмотки разделительных трансформаторов 6 и 14 подключены к двум фазам 22 и 23 питания электродвигателя 1. Погружной блок 4 связан с наземным блоком 3 линией питания и передачи сигнала, которыми служит кабель 2 (его жилы, подключенные к фазам 22 и 23).
При монтаже установки погружной блок 4 располагается в головке 21, соединяется электрически с узлом питания электродвигателя 1, и в собранном виде электродвигатель 1 с установленным в его головке 21 погружным блоком 4 опускается в скважину на требуемую глубину.
При работе установки подают питание на наземный блок 3, при этом цифровое программируемое арифметико-логическое устройство 11 начинает плавно повышать выходное напряжение высокочастотного генератора 12 до появления сигнала от датчика 19 (данных о давлении на приеме насоса, температуры обмоток погружного электродвигателя и вибрации погружного электродвигателя 1). При появлении данных на входе цифровое программируемое арифметико-логическое устройство 11 останавливает подъем напряжения и передает принятые данные в цифровой интерфейс к управляющей ЭВМ (не показаны). Высокочастотное напряжение питания, достаточное для устойчивой работы схемы от генератора 12 передается по кабелю 2 (фазам 22 и 23) на погружной блок 4 и, проходя через конденсатор 13 и разделительный трансформатор 14, подается на цифровое программируемое арифметико-логическое устройство 17. Устройство 17 выполняет опрос датчика 19 и передачу данных выработанным генератором 18 высокочастотным током через преобразователь интерфейса 16, разделительный трансформатор 14, разделительный конденсатор 13 к кабелю 2 (фазам 22 и 23). Так как погружной блок 4 установлен в головке 21 электродвигателя 1, полученный сигнал от погружного блока 4 непосредственно передается через узел электропитания двигателя 1 на кабель 2, по которому передается к наземному оборудованию 3.
Пример конкретного выполнения.
Питание погружного блока 4 системы телеметрии установки погружного насоса, расположенного на глубине порядка 3 км, осуществляли переменным током частотой 20 кГц, что превышает резонансную частоту электрической системы установки, которая составляет около 5 кГц, и не превышает частоту затухания колебаний в кабеле (свыше 300 кГц). Передачу информации осуществляют токами, частота которых 200 кГц также находится в заданных пределах и отличается от частоты тока передачи информации не менее чем в 10 раз, что обеспечило надежное разделение сигналов, снизило требования к входному фильтру 8.
Таким образом, обеспечивается питание и передача информации погружного блока 4 токами высокой частоты, что позволяет уменьшить габариты разделительного трансформатора 14, а следовательно, и погружного блока 4.
Использование предлагаемой группы изобретений позволило улучшить условия монтажа и эксплуатации установки за счет уменьшения диаметральных габаритов погружного блока 4 до 20 мм, его рационального размещения в головке 21 электродвигателя 1 и подключения к двум фазам питания электродвигателя 1.
Кроме того, погружной блок 4, установленный в головке 21, позволяет определить температуру самой теплонагруженной части электродвигателя 1.
Claims (3)
1. Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса пропусканием по кабелю переменных токов, частота которых превышает резонансную частоту электрической системы установки и не превышает частоту затухания колебаний в кабеле, отличающийся тем, что частота тока питания отличается от частоты тока передачи информации не менее чем в 10 раз.
2. Установка погружного насоса, содержащая электродвигатель и систему телеметрии с погружным и наземным блоками, каждый из которых содержит разделительный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с кабелем питания электродвигателя, при этом погружной блок содержит высокочастотный генератор, соединенный с первой обмоткой его разделительного трансформатора, отличающаяся тем, что наземный блок снабжен высокочастотным генератором, соединенным с первой обмоткой его разделительного трансформатора, при этом вторичная обмотка каждого трансформатора подключена к двум фазам питания электродвигателя.
3. Установка погружного насоса с системой телеметрии, содержащая электродвигатель и систему телеметрии с погружным блоком, расположенным в головке электродвигателя, отличающаяся тем, что погружной блок содержит цифровое программируемое арифметико-логическое устройство, преобразователь интерфейса, высокочастотный генератор, блок питания и датчик данных о давлении на приеме насоса, температуры обмоток погружного электродвигателя и вибрации погружного насоса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116660/03A RU2237807C2 (ru) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116660/03A RU2237807C2 (ru) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002116660A RU2002116660A (ru) | 2003-12-20 |
RU2237807C2 true RU2237807C2 (ru) | 2004-10-10 |
Family
ID=33537035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002116660/03A RU2237807C2 (ru) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2237807C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7624800B2 (en) | 2005-11-22 | 2009-12-01 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for sensing parameters in a wellbore |
RU180608U1 (ru) * | 2018-03-12 | 2018-06-19 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Блок погружной |
-
2002
- 2002-06-25 RU RU2002116660/03A patent/RU2237807C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГРАЧЕВ Ю.В., ВАРЛАМОВ В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. - М.: Недра, 1968, с. 22-49, 291-297. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7624800B2 (en) | 2005-11-22 | 2009-12-01 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for sensing parameters in a wellbore |
RU180608U1 (ru) * | 2018-03-12 | 2018-06-19 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Блок погружной |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2677881C (en) | Signal processing in downhole equipment | |
CA2513998C (en) | Armoured flat cable signalling and instrument power acquisition | |
EP1451445B1 (en) | A device and a method for electrical coupling | |
US5521592A (en) | Method and apparatus for transmitting information relating to the operation of a downhole electrical device | |
US8054190B2 (en) | Apparatus for monitoring of brushes, in particular slipring or commutator brushes, on electrical machines | |
US6045333A (en) | Method and apparatus for controlling a submergible pumping system | |
CA3138351C (en) | Systems and methods for wireless communication in a well | |
EA011835B1 (ru) | Скважина с индуктивной передачей питания и сигнала | |
US9388812B2 (en) | Wireless sensor system for electric submersible pump | |
EA025452B1 (ru) | Система и способ дистанционного измерения | |
WO1996023368A1 (en) | Method and apparatus for communicating by means of an electrical power cable | |
EP1197011B1 (en) | Power line communication system | |
RU2237807C2 (ru) | Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса и установка погружного насоса (варианты) | |
CN106685630A (zh) | 井下双向通讯装置 | |
WO2019186087A1 (en) | Well installations | |
RU27634U1 (ru) | Система телеметрии установки погружного насоса | |
RU2285155C1 (ru) | Скважинная насосная установка | |
WO2011163375A1 (en) | Modular downhole gauge for use in retrievable electric submersible pump systems with wet-connect | |
RU2646287C1 (ru) | Телеметрическая система мониторинга ствола скважины | |
US10738571B2 (en) | Powering an ESP sensor using AC current | |
RU101080U1 (ru) | Устройство нагрева нефти | |
RU2099522C1 (ru) | Скважинное устройство для контроля температуры погружного электродвигателя и давления на приеме насоса | |
CA2257173A1 (en) | Well pumping equipment | |
WO2020055375A1 (ru) | Телеметрическая система и способ ее охлаждения | |
RU2002116660A (ru) | Способ питания и передачи информации погружного блока системы телеметрии установки погружного насоса, система телеметрии и установка погружного насоса с системой телеметрии |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090626 |