RU2425213C1 - Borehole instrumentation complex - Google Patents
Borehole instrumentation complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425213C1 RU2425213C1 RU2009148656/03A RU2009148656A RU2425213C1 RU 2425213 C1 RU2425213 C1 RU 2425213C1 RU 2009148656/03 A RU2009148656/03 A RU 2009148656/03A RU 2009148656 A RU2009148656 A RU 2009148656A RU 2425213 C1 RU2425213 C1 RU 2425213C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- unit
- ligament
- power
- information
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области геофизических исследований скважин, а именно к устройствам для осуществления измерения и контроля параметров скважины.The invention relates to the oil industry, in particular to the field of geophysical research of wells, and in particular to devices for measuring and monitoring well parameters.
Известно устройство контроля за разработкой и эксплуатацией газовой скважины, содержащее корпус цилиндрической формы, сверху которого находится узел стыковки с каротажным кабелем. В самом корпусе установлены датчики расхода осевого потока и горизонтального потока газа, датчики влажности, давления, шума, температуры, гамма-каротажа, локатора муфт, блок питания и электронные платы, на корпусе установлен центратор, центрирующий само устройство по оси скважины (см. патент RU 2230903, МПК Е21В 47/00).A device for monitoring the development and operation of a gas well is known, comprising a cylindrical body, on top of which there is a docking station with a wireline cable. In the case itself, axial flow and horizontal gas flow sensors, humidity, pressure, noise, temperature, gamma-ray, clutch locator, power supply and electronic boards sensors are installed, a centralizer is installed on the case, centering the device itself along the well axis (see patent RU 2230903, IPC Е21В 47/00).
Недостатком устройства является узкая область применения, так как число и порядок следования датчиков строго определяются при изготовлении и не поддаются изменению при необходимости оперативного расширения для проведения дополнительных измерений.The disadvantage of this device is a narrow scope, since the number and sequence of sensors are strictly determined during manufacture and can not be changed if necessary, operational expansion for additional measurements.
Известен комплексно-комбинированный прибор для каротажа скважин, содержащий скважинную часть, соединенную линией связи (каротажным кабелем) с наземной частью. Скважинная часть включает несколько скважинных зондов, каждый из которых содержит блок согласования с линией связи, в состав которого входят трансформаторы и блок питания, и измерительные зонды, каждый из которых содержит последовательно соединенные датчики сигналов, коммутатор и преобразователь измерительной информации (см. патент SU 1087939, МПК G01V 11/00).A well-known complex combined tool for logging wells, containing a borehole part connected by a communication line (wireline) with the ground part. The downhole part includes several downhole probes, each of which contains a matching unit with a communication line, which includes transformers and a power supply, and measuring probes, each of which contains signal sensors connected in series, a switch and a measuring information converter (see patent SU 1087939 IPC
Однако как перечень, так и порядок следования данных, считываемых с зондов скважинной части, задается при изготовлении прибора и не подлежит изменению в процессе эксплуатации. Кроме того, отсутствует возможность задавать по линии связи индивидуальные настроечные коэффициенты, режимы работы и алгоритмы обработки датчиков.However, both the list and the sequence of data read from the probes of the downhole part are specified during the manufacture of the device and cannot be changed during operation. In addition, it is not possible to set individual tuning factors, operating modes, and sensor processing algorithms over the communication line.
Известен комплексный прибор для исследования скважин, содержащий цилиндрический корпус, прикрепленный к каротажному кабелю, в котором размещены датчики с электронными схемами. С торцов цилиндрического корпуса выполнены стыковочные узлы, на разъемы которых выведена информационная шина для присоединения дополнительных модулей как снизу, так и сверху, а по контактам разъемов стыковочных узлов проведена сквозная электрическая цепь, соединяющая один из контактов приборной головки с одним из контактов разъема нижнего стыковочного узла для подключения дополнительного прибора с однопроводным интерфейсом. Прибор дополнительно содержит двунаправленную линию связи и энергонезависимую память, управляемую микроконтроллером, для загрузки и сохранения в ней индивидуальных настроечных коэффициентов прибора, режимов работы и алгоритмов обработки датчиков без вскрытия корпуса (см. патент на ПМ RU 61342, МПК Е21В 47/00). Известное устройство принято за прототип.A well-known integrated device for researching wells, containing a cylindrical body attached to a wireline cable, which houses sensors with electronic circuits. Docking nodes are made from the ends of the cylindrical body, the connectors of which have an information bus for connecting additional modules both from below and from above, and a through electric circuit connecting one of the contacts of the instrument head to one of the contacts of the connector of the lower docking unit is drawn through the contacts of the connectors of the docking nodes for connecting an additional device with a single-wire interface. The device additionally contains a bi-directional communication line and a non-volatile memory controlled by a microcontroller to load and store in it individual instrument coefficients, operating modes and processing algorithms of sensors without opening the case (see patent for PM RU 61342, IPC Е21В 47/00). The known device is taken as a prototype.
Недостаток прототипа заключается в ограниченном количестве комплексных приборов, собираемых в одну связку, обусловленном наличием отдельной линии для каждого модуля, в то время как стыковочные узлы способны вмещать только определенное количество жил. К тому же соответствие получаемых данных конкретному комплексному прибору в связке (конфигурация) задается вручную оператором.The disadvantage of the prototype is the limited number of complex devices assembled in one bundle, due to the presence of a separate line for each module, while the docking nodes are able to accommodate only a certain number of cores. In addition, the correspondence of the received data to a specific complex device in a bundle (configuration) is set manually by the operator.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является расширение функциональных возможностей и области применения контрольно-измерительного комплекса.The problem solved by the claimed invention is to expand the functionality and scope of the control and measuring complex.
Технический результат заключается в обеспечении возможности объединения в контрольно-измерительном комплексе произвольного количества модулей, предотвращении появления ошибочных данных за счет автоматизации процесса конфигурации модулей в комплексе.The technical result consists in providing the possibility of combining in the control and measuring complex an arbitrary number of modules, preventing the appearance of erroneous data by automating the process of configuring the modules in the complex.
Заявленный технический результат достигается тем, что скважинный контрольно-измерительный комплекс содержит последовательно соединенные между собой модуль телеметрии и, по крайней мере, один связочный модуль, каждый из которых включает блок питания, соединенный с блоком обработки информации, блоком памяти и блоком согласования уровней сигнала, а блок обработки информации соединен с блоком памяти и блоком согласования уровней сигнала, при этом, по крайней мере, один из модулей содержит блок датчиков параметров скважины, соединенный с блоком обработки информации, а модуль телеметрии дополнительно содержит блоки выделения и формирования информационного сигнала, каждый из которых соединен с блоками питания и обработки информации, блоки питания, выделения и формирования информационного сигнала соединены при помощи геофизического кабеля с наземной аппаратурой, включающей источник питания и информационного сигнала, блоки согласования уровней сигнала модуля телеметрии и соединенного с ним связочного модуля соединены между собой посредством линии питания и/или связи. Блоки питания модуля телеметрии и связочного модуля соединены между собой посредством линии питания и/или связи. Блок датчиков параметров скважины содержит датчик для электрического и/или акустического каротажа, и/или ядерно-геофизических исследований, и/или газового каротажа, и/или термокаротажа, и/или кавернометрии, и/или расходометрии, и/или барометрии. Каждый модуль комплекса содержит ключ, выполненный с возможностью отключения блока питания и/или блока согласования уровней сигнала соединенного с ним модуля от общей линии питания и/или связи. Модуль телеметрии содержит блок сопряжения, соединяющий геофизический кабель с блоками питания, выделения и формирования информационного сигнала модуля телеметрии. Связочный модуль содержит блок сопряжения, подключенный к линии питания и/или связи, соединяющей блоки согласования уровней сигнала модуля телеметрии и связочного модуля. Комплекс включает, по крайней мере, два связочных модуля, каждый из которых содержит дополнительный блок согласования уровней сигнала, подключенный к блоку питания и блоку обработки информации модуля, при этом дополнительный блок согласования уровней сигнала каждого связочного модуля соединен с блоком согласования уровней сигнала следующего связочного модуля.The claimed technical result is achieved by the fact that the downhole control and measuring complex comprises a telemetry module and at least one ligament module, each of which includes a power supply connected to an information processing unit, a memory unit and a signal level matching unit, and the information processing unit is connected to the memory unit and the signal level matching unit, while at least one of the modules comprises a well parameters sensor unit connected to information processing unit, and the telemetry module additionally contains units for extracting and generating an information signal, each of which is connected to power supply and information processing units, power units, extracting and generating an information signal are connected via geophysical cable to ground equipment, including a power source and information signal , blocks matching the signal levels of the telemetry module and the connected ligament module are interconnected via a power line and / or communication. The power supply units of the telemetry module and the ligament module are interconnected via a power line and / or communication. The well parameters sensor unit comprises a sensor for electrical and / or acoustic logging and / or nuclear-geophysical surveys and / or gas logging and / or thermal logging and / or cavernometry and / or flow metering and / or barometry. Each module of the complex contains a key configured to disconnect the power supply unit and / or the signal level matching unit of the connected module from the common power and / or communication line. The telemetry module contains a pairing unit connecting the geophysical cable to the power supply units, isolating and generating the information signal of the telemetry module. The ligament module contains an interface unit connected to a power and / or communication line connecting the signal level matching units of the telemetry module and the ligament module. The complex includes at least two connecting modules, each of which contains an additional signal level matching unit connected to the power supply unit and the module information processing unit, while an additional signal level matching unit of each connecting module is connected to the signal level matching unit of the next connecting module .
Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
на фиг.1 представлена структурная схема модуля телеметрии (головного модуля) и связочных модулей при фантомной схеме питания головного и связочных модулей;figure 1 presents the structural diagram of the telemetry module (head module) and ligament modules with a phantom power circuit of the head and ligament modules;
на фиг.2 представлена структурная схема модуля телеметрии при фантомной схеме питания головного модуля и отдельной линии питания связочных модулей;figure 2 presents the structural diagram of the telemetry module with a phantom power circuit of the head module and a separate power line of the ligamentous modules;
на фиг.3 представлена структурная схема модуля телеметрии при питании головного модуля по отдельной жиле кабеля и отдельной линии питания связочных модулей;figure 3 presents the structural diagram of the telemetry module when powering the head module for a separate cable core and a separate power line connecting modules;
на фиг.4 представлена структурная схема связочного модуля при питании по отдельной жиле кабеля;figure 4 presents the structural diagram of the ligament module when powered by a separate cable core;
на фиг.5 представлена структурная схема модуля телеметрии и связочных модулей с ключом на линии питания при фантомной схеме питания модуля телеметрии и связочных модулей;figure 5 presents the structural diagram of the telemetry module and ligament modules with a key on the power line with a phantom power circuit of the telemetry module and ligament modules;
на фиг.6 представлена структурная схема модуля телеметрии с ключом на линии питания при фантомной схеме питания модуля телеметрии и отдельной линии питания связочных модулей;Fig.6 shows a structural diagram of a telemetry module with a key on the power line with a phantom power circuit of the telemetry module and a separate power line of the ligament modules;
на фиг.7 представлена структурная схема модуля телеметрии с ключом на линии питания при питании по отдельной жиле кабеля и отдельная линия питания связочных модулей;Fig. 7 shows a block diagram of a telemetry module with a key on the power line when powered by a separate cable core and a separate power line for ligament modules;
на фиг.8 представлена структурная схема связочных модулей с ключом на информационном канале и питанием по отдельной жиле кабеля;on Fig presents a structural diagram of ligament modules with a key on the information channel and power on a separate cable core;
на фиг.9 представлена структурная схема связочного модуля с ключом на линии питания и параллельным включением блока сопряжения при фантомной схеме питания связочных модулей.figure 9 presents the structural diagram of the ligament module with a key on the power line and parallel connection of the pairing unit with a phantom power scheme of the ligament modules.
Скважинный контрольно-измерительный комплекс содержит один модуль телеметрии 2, являющийся головным модулем, и произвольное количество связочных 3 модулей, при этом связочные модули соединены между собой последовательно, а первый в связке связочный модуль соединен с головным модулем.The downhole control and measuring complex contains one
Головной модуль (модуль телеметрии) посредством геофизического кабеля 1 соединен с наземной аппаратурой - источником электропитания (постоянного либо переменного тока и напряжения) и приемопередатчиком информационных сигналов, управляемым персональным компьютером (на чертеже не показаны). Для подачи электропитания к комплексу и обмена информационными сигналами между модулями и наземной аппаратурой могут использоваться как одни и те же провода геофизического кабеля, при этом информационные сигналы могут иметь различный способ модуляции (амплитудный, частотный, фазовый или комбинированный), так и отдельные жилы кабеля. При фантомной схеме питания информационные сигналы передают по жилам питания геофизического кабеля, в этом случае головной модуль содержит два блока сопряжения 4, блок питания 5 и соединенные с ним два блока 6 выделения информационного сигнала, два блока 7 формирования информационного сигнала, блок 8 обработки информации, блок памяти 9 и блок датчиков 13 (фиг.1). Первый блок сопряжения 4 головного модуля соединен с геофизическим кабелем 1 и предназначен для выделения информационных сигналов из линии питания и добавления информационных сигналов в линию питания геофизического кабеля. Второй блок сопряжения соединен с линией связи 11, предназначенной для подключения следующего в комплексе связочного модуля. В качестве блока сопряжения могут быть использованы разделительные конденсаторы, фантомные трансформаторы и т.п. Возможно подключение модуля телеметрии по фантомной схеме при использовании отдельных линий для питания 12 и связи 11 при подключении связочных модулей. В этом случае нет необходимости во вторых блоках сопряжения, выделения и формирования, головной модуль содержит один блок сопряжения 4, блок питания 5, по одному блоку выделения 6 и формирования 7 информационного сигнала, блок обработки информации 8, блок памяти 9, блок датчиков 13, а также дополнительно содержит блок 10 согласования уровней сигнала (фиг.2). При использовании отдельных жил геофизического кабеля для электропитания и обмена информационными сигналами необходимости в первом блоке 4 нет, поэтому он отсутствует (фиг.3). Если головной модуль не предназначен для измерений, а служит только для обеспечения связи с наземной аппаратурой, блок датчиков 13 отсутствует. Блок питания 5 предназначен для преобразования питающего тока и напряжения, передаваемого по каротажному кабелю, в напряжения, необходимые для работы электронных блоков модуля. Блок питания соединен с блоком сопряжения или с питающими жилами геофизического кабеля и, соответственно, со всеми потребителями электроэнергии в модуле: блоками выделения 6 и формирования 7 информационного сигнала, обработки информации 8, памяти 9, согласования 10 уровней сигнала и блоком датчиков 13. Блок сопряжения 4 (см. фиг.1 и 2) или питающие жилы геофизического кабеля (см. фиг.3) соединены с линией питания 12, к которой подключены блоки питания 5 связочных модулей 3. Блок сопряжения 4 (см. фиг.1 и 2) или сигнальные жилы геофизического кабеля (см. фиг.3) соединены с блоком 6 выделения информационного сигнала от наземной аппаратуры, предназначенным для преобразования аналогового сигнала в цифровой и соединенным со входом цифрового сигнала блока 8 обработки информации. Выход цифрового сигнала блока обработки информации соединен с блоком 7 формирования информационного сигнала от головного модуля 2 (модуля телеметрии) к наземной аппаратуре, предназначенным для преобразования цифрового сигнала в аналоговый и его усиления и соединенным с блоком 4 (см. фиг.1 и 2) либо с сигнальными жилами геофизического кабеля (см. фиг.3). Блок обработки информации 8 соединен с блоком памяти 9, хранящим исполняемую программу, тарировочные коэффициенты, служебные данные (заводской номер, версию исполняемой программы, точки записи и т.п.), а также получаемый в процессе автоматической конфигурации порядковый номер модуля в комплексе. Блок памяти также хранит идентификатор, по которому из базы данных программы обработки телеметрии, находящейся на компьютере оператора, извлекается информация о том, какой конкретно это модуль, и о его наборе датчиков; блок 9 может быть как встроенным в микропроцессор блока обработки информации 8, так и собранным из отдельных элементов. К блоку обработки информации также подключен блок датчиков 13, содержащий один или несколько датчиков (температуры, давления, плотности или др.), предназначенный для электрического, акустического, газового каротажа, ядерно-геофизических исследований, термокаротажа или кавернометрии, и блок 10 согласования уровней сигнала, соединенный при помощи линии связи 11 с аналогичным блоком 10 в первом связочном модуле 3.The head module (telemetry module) through a
Связочный модуль 3 аналогичен модулю телеметрии в случае использования фантомной схемы питания (фиг.1). При использовании линии связи 11, отдельной от линии питания 12, связочный модуль содержит блок питания 5, блок обработки информации 8, блок памяти 9, два блока 10 согласования уровней сигнала, блок датчиков 13 (фиг.4). В случае, если модуль представляет собой механизм, гибкое соединение, центратор и т.д., то блок датчиков 13 отсутствует, связочный модуль только обозначает свое присутствие и обеспечивает прохождение сигналов. Блок питания 5 первого связочного модуля 3 соединен с линией питания 12, а также со всеми потребителями электроэнергии модуля - с блоками согласования уровней сигнала, обработки информации, памяти, датчиков. К блоку обработки информации 8 подключены блок памяти 9, блок датчиков 13 и два блока согласования уровней сигнала 10, причем первый блок 10 первого связочного модуля соединен посредством линии связи 11 с блоком 10 модуля телеметрии, второй блок 10 первого связочного модуля соединен при помощи линии связи 11 с первым блоком 10 последующего связочного модуля. Произвольный связочный модуль в комплексе соединен с линией питания 12, а также с двумя соседними связочными модулями при помощи линий связи 11.The
Возможно иное выполнение скважинного контрольно-измерительного комплекса. Каждый связочный модуль комплекса, помимо вышеуказанного, содержит блок выключения (в головном модуле может отсутствовать), представляющий собой нормально разомкнутый ключ 14, расположенный на линии питания 12 связочного комплекса, либо на линии данных 11, либо на общем канале данных и питания, если питание модулей реализовано по фантомной схеме, и отключающий все следующие за данным модулем модули от линии питания 12, либо от линии данных 11, либо от общей линии питания и данных (фиг.5, 6, 7, 8, 9). Комплекс включает модуль телеметрии по фиг.5 и связочные модули по фиг.5 или фиг.9 при фантомной схеме питания либо модуль телеметрии по фиг.6 или фиг.7 и связочные модули по фиг.8 в других случаях. Связочный модуль с фантомной схемой питания содержит ключ 14, разделяющий линию 11 питания и связи на участки до модуля и после него, а также блок сопряжения 4, питания 5, выделения 6, формирования 7 информационных сигналов, обработки информации 8, памяти 9, датчиков 13 (фиг.9). С участком линии 11, расположенным до ключа, соединены блоки 4 и 5, при этом блок 5 соединен с блоками 6, 7, 8, 9, 13 и 14, блок 4 соединен с блоками 6 и 7, а блок 8 соединен с блоками 5, 6, 7, 9, 13 и 14.Perhaps a different implementation of the downhole control and measuring complex. Each bundle module of the complex, in addition to the above, contains a shutdown unit (it may be absent in the head module), which is a normally
Скважинный контрольно-измерительный комплекс с модулями, выполненными по схемам, представленным на фиг.1-4, работает следующим образом. От наземной аппаратуры по геофизическому кабелю подают на блок сопряжения 4 головного модуля 2 питающие напряжение и ток, откуда питание поступает по линии 12 в блоки питания 5 головного и связочных модулей, вырабатывающие напряжения и токи, необходимые для работы блоков 6, 7, 8, 9, 10 и 13 соответствующих модулей. В блоке памяти 9 головного модуля 2 хранится постоянный адрес, например 00Н, который и присваивается модулю телеметрии, всем связочным модулям 3 присваивается одинаковый широковещательный адрес, например FFH, хранящийся как адрес по умолчанию в их блоках памяти. Адреса, присвоенные в процессе автоматической конфигурации (автоконфигурации) и хранящиеся в блоках памяти 9 связочных модулей 3, при отключении и повторном включении электропитания не сохраняются и вновь принимают значение широковещательного адреса (FFH). После установления номинального напряжения питания, сформированного блоком питания 5 головного модуля, и по прошествии заранее установленного временного интервала, необходимого для включения всех модулей связки, головной модуль автоматически запускает программу автоконфигурации. При выполнении программы блок обработки информации формирует команду (цифровой сигнал) «присвоить адрес 01Н» и направляет по широковещательному адресу (FFH). Команда из блока 8 поступает в блок 10 преобразования и согласования уровней сигнала, где цифровой сигнал усиливается (при необходимости преобразуется протокол и способ модуляции, осуществляется гальваническая развязка), а затем передается в линию связи 11. Прошедшая по линии связи команда принимается первым блоком 10 первого связочного модуля 3 и направляется в блок обработки информации 8 связочного модуля. Блок обработки информации 8 выделяет из принятой команды адрес получателя и сравнивает его с хранящимся в блоке памяти 9. Так как первый связочный модуль 3 имеет адрес FFH по умолчанию, то он выполняет команду, полученную от головного модуля 2, и изменяет свой адрес на 01H, фиксируя его блоке памяти 9, а затем формирует и направляет в ответ через первый блок 10 информационный сигнал (пакет телеметрии), содержащий идентификатор модуля и иную информацию о типе модуля, заводском номере, точках записи, версии электроники и т.п. Ответный пакет телеметрии поступает по линии связи 11 через блок 10 головного модуля в блок обработки информации 8, фиксирующий в блоке памяти 9 текущее количество модулей. Принятый от первого связочного модуля пакет телеметрии преобразуется в блоке 8 головного модуля: дополняется адресом 01Н (номером) ответившего модуля, информацией для проверки целостности пакета (контрольной суммой, вычисленной по заданному алгоритму) и через блоки 7 и 4 передается наземной аппаратуре. Наземная аппаратура принимает и декодирует принятый пакет и фиксирует соответствие первого адреса (01Н) конкретному типу модуля (с определенным набором датчиков). Получив от связочного модуля ответ на команду и передав его наземной аппаратуре, блок обработки информации головного модуля формирует команду «присвоить адрес 02Н» и направляет по широковещательному адресу (FFH). Команда проходит по линии связи 11 между головным модулем 2 и первым связочным модулем 3, принимается первым блоком 10 первого связочного модуля 3 и направляется в блок обработки информации 8 связочного модуля. Блок обработки информации 8 выделяет из принятой команды адрес получателя и сравнивает его с хранящимся в блоке памяти 9. Так как первый связочный модуль 3 имеет измененный адрес (01H), он не выполняет команду, полученную от головного модуля 2, а отправляет ее на второй блок 10, откуда команда по линии связи между первым и вторым связочными модулями поступает на первый блок 10 второго модуля 3. Блок обработки информации 8 второго связочного модуля получает команду, выделяет адрес получателя и сравнивает его с собственным адресом, хранящимся в блоке памяти 9. Так как адрес FFH, присвоенный по умолчанию, не был изменен, блок обработки информации второго связочного модуля выполняет команду, полученную от головного модуля 2, и изменяет свой адрес на 02Н, фиксируя его в блоке памяти 9, а затем формирует и направляет обратно через первый блок 10 ответный пакет телеметрии, содержащий идентификатор и информацию о типе модуля, заводском номере, точках записи, версии электроники и т.п. Ответ проходит по линии связи между первым связочным модулем и вторым связочным модулем и пересылается блоком обработки информации первого связочного модуля по линии связи между головным модулем и первым связочным модулем в блок обработки информации головного модуля, фиксирующий в блоке памяти 9 текущее количество модулей. Головной модуль передает пакет телеметрии, полученный от связочного модуля, к наземной станции, предварительно дополнив его адресом 02Н (номером) ответившего модуля и информацией для проверки целостности пакета. Процесс формирования команд с требованием присвоить очередной адрес из заранее определенной последовательности адресов и отправки на адрес, присваиваемый связочным модулям по умолчанию, продолжается до тех пор, пока все модули не получат адреса и по широковещательному адресу (FFH) никто не ответит (то есть истечет время ожидания ответа на команду). При наличии в головном модуле датчиков блок 8 ставит им в соответствие собственный адрес 00Н.Downhole control and measuring complex with modules made according to the schemes presented in figures 1-4, works as follows. From the ground-based equipment, a voltage and current are supplied to the
Закончив процедуру автоконфигурации, головной модуль начинает циклически формировать и отправлять на все связочные модули команды на измерения, и передавать получаемую от них телеметрию наземной станции. Оператор может подать какую-либо команду конкретному связочному модулю, при этом команда формируется наземной аппаратурой с добавлением адреса требуемого модуля и по каротажному кабелю посылается сигнал, соответствующий данной команде. В головном модуле блок сопряжения 4 отделяет информационный сигнал от несущего (питающего) напряжения и направляет в блок 6 выделения информационного сигнала от наземной аппаратуры, осуществляющий преобразование выделенного блоком 4 аналогового информационного сигнала в цифровой код, доступный для обработки в блоке 8. Блок обработки информации 8 головного модуля 2 принимает цифровой код и выделяет из него адрес получателя, при несовпадении выделенного адреса с адресом головного модуля (00Н) головной модуль формирует пакет телеметрии для связочного модуля и через блок 10 направляет его по межмодульной линии связи 11 в следующий связочный модуль. Первый связочный модуль, получив данный пакет телеметрии и выделив из него адрес получателя, либо выполнит содержащуюся в пакете команду, либо передаст данный пакет в неизменном виде через линию связи 11 в следующий связочный модуль.Having completed the autoconfiguration procedure, the head module begins to cyclically generate and send measurement commands to all ligament modules, and transmit the telemetry of the ground station received from them. The operator can give any command to a specific liaison module, while the command is generated by ground equipment with the address of the required module and a signal corresponding to this command is sent via the wireline cable. In the head module, the
Возможен вариант работы заявляемого устройства по фиг.1-4, когда головной модуль связочного комплекса выполняет только функции приемопередатчика для обмена информацией между связочным комплексом и наземным оборудованием, а инициирует и проводит автоконфигурацию наземное оборудование. В исходном состоянии все модули комплекса (головной и связочные) имеют один широковещательный адрес (FFH). Затем по каротажному кабелю от наземной аппаратуры подают питание и посылают сигнал, соответствующий команде «присвоить адрес 00Н»; блок сопряжения 4 отделяет информационный сигнал от несущего (питающего) напряжения и направляет в блок 6 выделения информационного сигнала от наземной аппаратуры, осуществляющий преобразование выделенного блоком 4 аналогового информационного сигнала в цифровой код, доступный для обработки в блоке 8. Блок обработки информации 8 головного модуля 2 принимает цифровой код, выделяет из принятого пакета адрес и команду и сравнивает адрес команды с собственным адресом, хранящимся в блоке памяти 9. Так как адрес команды и адрес модуля совпадают, то первый модуль связки выполняет команду, присваивая себе адрес 00Н, сохраняет его в блоке памяти 9 и шлет ответный пакет телеметрии наземному оборудованию. И так далее, пока все связочные модули не получат уникальные адреса и на команду с широковещательным адресом никто не ответит.A variant of the operation of the claimed device according to figures 1-4, when the head module of the ligamentous complex performs only the functions of a transceiver for the exchange of information between the ligamentous complex and ground equipment, and initiates and conducts auto-configuration of ground equipment. In the initial state, all modules of the complex (head and ligamentous) have one broadcast address (FFH). Then, power is supplied via a wireline cable from ground equipment and a signal is sent corresponding to the command “assign address 00H”; the
Принцип работы скважинного контрольно-измерительного комплекса с модулями, выполненными по схемам, представленным на фиг.5-9, отличается от вышеописанного тем, что изначально разомкнутый ключ первого связочного модуля в связке блокирует прохождение питания либо данных дальше данного модуля. Таким образом, к головному модулю изначально подключен только один модуль. После установления номинального напряжения питания, сформированного блоком питания 5 головного модуля и по прошествии установленного временного интервала, необходимого для включения всех модулей связки (если ключ 14 не размыкает линию питания), головной модуль автоматически начинает программу автоконфигурации. При наличии в головном модуле блока 14 блок обработки информации головного модуля направляет в этот блок сигнал для замыкания ключа. В результате следующий за головным модулем связочный модуль оказывается подключенным к головному модулю либо по питанию, либо информационно, либо одновременно по обоим этим каналам. При выполнении программы блок обработки информации головного модуля формирует команду (цифровой сигнал) «присвоить адрес 01H» и направляет по широковещательному адресу (FFH). Команда из блока 8 поступает в блок 10 преобразования и согласования уровней сигнала, где цифровой сигнал усиливается и преобразуется для передачи по линии связи 11; прошедшая по линии связи команда принимается блоком 10 первого связочного модуля 3 и направляется в блок обработки информации 8 связочного модуля. Блок обработки информации 8 выделяет из принятой команды адрес получателя и сравнивает его с хранящимся в блоке памяти 9. Так как первый связочный модуль 3 имеет широковещательный адрес (FFH) по умолчанию, он выполняет команду, полученную от головного модуля 2, и изменяет свой адрес на 01Н, фиксируя его в блоке памяти 9, а затем направляет в блок 14 команду на замыкание ключа, подключая таким образом следующий связочный модуль. Далее блок 8 формирует и направляет в ответ через блок 10 пакет телеметрии, содержащий информацию о типе модуля, заводском номере, точках записи, версии электроники и т.д. Ответный пакет телеметрии поступает по линии связи 11 через блок 10 головного модуля в блок обработки информации 8, фиксирующий в блоке памяти 9 текущее количество модулей. Принятый от связочного модуля пакет телеметрии преобразуется в блоке 8 головного модуля - дополняется адресом 01Н (номером) ответившего модуля (01Н), информацией для проверки целостности пакета (контрольной суммой, вычисленной по какому-либо алгоритму) и через блоки 7 и 4 передается наземной аппаратуре. Наземная аппаратура принимает и декодирует принятый пакет и фиксирует соответствие первого адреса 01Н конкретному типу модуля с определенным набором датчиков. Получив от связочного модуля ответ на команду и передав его наземной аппаратуре, блок обработки информации головного модуля формирует команду «присвоить адрес 02Н» и направляет по широковещательному адресу (FFH). Команда проходит по линии связи 11 между головным модулем 2 и первым связочным модулем 3, принимается блоками 10 первого и второго связочных модулей 3 и направляется в соответствующие блоки обработки информации 8 связочных модулей. Каждый блок обработки информации 8 выделяет из принятой команды адрес получателя и сравнивает его с хранящимся в блоке памяти 9. Так как первый связочный модуль 3 имеет измененный адрес 01H, он не выполняет команду, полученную от головного модуля 2. Блок обработки информации 8 второго связочного модуля сравнивает адрес получателя и собственный адрес, хранящийся в блоке памяти 9. Так как адрес FFH, присвоенный по умолчанию, не был изменен, блок обработки информации второго связочного модуля выполняет команду, полученную от головного модуля 2, и изменяет свой адрес на 02Н, фиксируя его в блоке памяти 9 и замыкая ключ 14, а затем формирует и направляет обратно через блок 10 ответный пакет телеметрии, содержащий информацию о типе модуля, заводском номере, точках записи, версии электроники и т.п. Процесс формирования команд с требованием присвоить очередной адрес из заранее определенной последовательности адресов и отправки на адрес, присваиваемый связочным модулям по умолчанию, продолжается до тех пор, пока все модули не получат адреса и по широковещательному адресу (FFH) никто не ответит (т.е. истечет время ожидания ответа на команду). При наличии в головном модуле блока датчиков блок 8 ставит им в соответствие собственный адрес (00Н).The principle of operation of the downhole control and measuring complex with modules made according to the schemes shown in Figs. 5-9 differs from the above in that the initially open key of the first ligament module in the ligament blocks the passage of power or data beyond this module. Thus, only one module is initially connected to the head module. After establishing the nominal supply voltage generated by the
Закончив процедуру авторонфигурации, головной модуль начинает циклически формировать и отправлять на все связочные модули команды на измерения, и передавать получаемую от них телеметрию наземной станции. Подача команд от наземной станции конкретному модулю происходит аналогично описанному выше.After completing the auto-configuration procedure, the head module begins to cyclically generate and send measurement commands to all the connected modules and transmit the telemetry of the ground station received from them. The command from the ground station to a specific module is issued in the same way as described above.
Возможен вариант работы заявляемого комплекса по фиг.5-9, при котором головной модуль связочного комплекса может выполнять только функции приемопередатчика для обмена информацией между связочным комплексом и наземным оборудованием, а инициирует и проводит автоконфигурацию наземное оборудование. В таком случае в исходном состоянии все модули связки (головной и связочные) имеют один широковещательный адрес (например, FFH), все модули связки (головной и связочные) имеют в своем составе ключи 14, разомкнутые в исходном состоянии, таким образом к наземной станции через каротажный кабель подключен только первый модуль. Затем по каротажному кабелю от наземной аппаратуры подают питание и посылают сигнал, соответствующий команде «присвоить адрес 00Н». Блок сопряжения 4 отделяет информационный сигнал от несущего (питающего) напряжения и направляет в блок 6 выделения информационного сигнала от наземной аппаратуры, осуществляющий преобразование выделенного блоком 4 аналогового информационного сигнала в цифровой код, доступный для обработки в блоке 8. Блок обработки информации 8 головного модуля 2 принимает цифровой код, выделяет из принятого пакета адрес и команду и сравнивает адрес команды с собственным адресом, хранящимся в блоке памяти 9. Так как адрес команды и адрес модуля совпадают, то первый модуль связки выполняет команду, присваивая себе адрес 00F и сохраняя его в блоке памяти 9, посылает команду в блок 14 для замыкания ключа и шлет ответный пакет телеметрии наземному оборудованию. И так далее, пока все связочные модули не получат уникальные адреса и на команду с широковещательным адресом никто не ответит.A possible embodiment of the inventive complex is shown in FIGS. 5–9, in which the head module of the ligament complex can only perform transceiver functions for exchanging information between the ligament complex and ground equipment, and it initiates and conducts auto-configuration of ground equipment. In this case, in the initial state, all ligament modules (head and ligaments) have one broadcast address (for example, FFH), all ligament modules (head and ligaments) have
Описанные выше модули и способы их автоконфигурации в комплексе реализованы в приборе, предназначенном для комплексных геофизических исследований действующих скважин. В конкретном варианте выполнения для модуля телеметрии реализована структурная схема, показанная на фиг.5, а для всех связочных модулей реализована структурная схема, показанная на фиг.9. Геофизический кабель 1 - одножильный геофизический кабель длиной до 5500 м, например КГ1-55-180; линия связи 11 - провод МГТФ-0,12 ТУ 16-505.185-71; разъемы НКБ 1-36. Комплекс состоит из следующих модулей.The above-described modules and methods for their autoconfiguration in the complex are implemented in a device designed for complex geophysical studies of existing wells. In a specific embodiment, for the telemetry module, the block diagram shown in FIG. 5 is implemented, and for all ligament modules, the block diagram shown in FIG. 9 is implemented. Geophysical cable 1 - single-core geophysical cable up to 5500 m long, for example KG1-55-180; communication line 11 - wire MGTF-0.12 TU 16-505.185-71; NKB connectors 1-36. The complex consists of the following modules.
Модуль телеметрии - приборная головка, совмещенная с источником питания и преобразователем интерфейса, предназначенным для перекодировки внутреннего интерфейса во внешний. В качестве обоих блоков сопряжения 4 использованы трансформаторы. Блок питания 5 - импульсный обратноходовой источник на основе контроллера широтно-импульсной модуляции с токовым режимом управления UC2844, преобразующий входное напряжение (110±20 В) в напряжения, необходимые для работы электронных схем модуля. Блок выделения информационного сигнала 6 содержит R-C фильтр и схему выделения импульсов на компараторе для выделения сигналов от наземной станции, а также микросхему приемопередатчика для интерфейса RS-485 - ADM485 для выделения сигналов от модулей. Блок формирования информационного сигнала 7 содержит микросхему приемопередатчика для интерфейса RS-485 - ADM485 для формирования сигналов к модулям, а для формирования сигналов к наземной аппаратуре модулирующий сигнал поступает от PIC-контроллера, через согласующий уровни сигнала транзистор на схему усилителя сигнала по мощности на микросхеме IR53HD420 и двухобмоточный трансформатор, одна обмотка которого включена последовательно с жилой геофизического кабеля, а на вторую нагружен усилитель мощности. Блок обработки информации 8 - микроконтроллер PIC18F2420, блок памяти 9 - встроенная ПЗУ микроконтроллера PIC18F2420. Блок датчиков 13 содержит резистивный делитель и встроенный АЦП микроконтроллера для измерения напряжения питания на жиле геофизического кабеля. Ключ 14 в модуле телеметрии отсутствует, модуль, идущий следом (первый связочный модуль), всегда подключен.Telemetry module - instrument head, combined with a power source and interface converter, designed to transcode the internal interface to the external. As both blocks of the
Первый связочный модуль - модуль гамма-каротажа (ГК), содержащий локатор муфт, ГК, датчик давления, влагомер, термодебитомер, выполненный с возможностью работы в режиме термометра. Блок сопряжения 4 - трансформатор, блок питания 5 - источник на полумостовом драйвере с автогенератором IR53HD420, блок 6 выделения информационного сигнала от модулей - микросхема приемопередатчика для интерфейса RS-485 - ADM485, блок 7 формирования информационного сигнала к модулям - микросхема приемопередатчика для интерфейса RS-485 - ADM485, блок обработки информации 8 - микроконтроллер PIC18F2420, блок памяти 9 - встроенная ПЗУ микроконтроллера PIC18F2420. Блок датчиков 13 содержит локатор муфт - датчик магнитной проводимости, датчик ГК собран из детектора NaJ(Tl) 18×100, умножителя фотоэлектронного Hamamatsu R3991A и схем для запитки умножителя и выделения сигнала, датчик давления - тензопреобразователь МД10-60-V ТУ 4212-163-00227459-98, датчик влагомера - датчик диэлектрической проницаемости среды, термодебитомер - термокондутивный расходомер, датчик внутренней температуры - точный цифровой температурный датчик с I2C™ интерфейсом LM92. В качестве ключа 14 использован электронный ключ, собранный на транзисторах.The first ligamentous module is a gamma-ray logging (GC) module, containing a couplings locator, GK, a pressure sensor, a moisture meter, a thermo-debitmeter, configured to operate in a thermometer mode. Interface block 4 - transformer, power supply 5 - source on a half-bridge driver with an IR53HD420 oscillator, block 6 for extracting the information signal from the modules - transceiver chip for the RS-485 interface - ADM485, block 7 for generating an information signal to the modules - transceiver chip for the RS-interface 485 - ADM485, information processing unit 8 - PIC18F2420 microcontroller, memory unit 9 - built-in ROM of the PIC18F2420 microcontroller. The
Второй связочный модуль - модуль термометра и резистивиметра, содержащий следующие датчики: термометр - датчик температуры, индуктивный резистивиметр, три акселерометра - 1 осевой датчик ускорения ADXL103CE и 2-осевой датчик ускорения ADXL203CE, и шумомер - датчик уровня шума на основе пьезокерамического элемента ⌀30×⌀26×20 (ЦТС-19). Все остальные блоки аналогичны применяемым в первом связочном модуле.The second ligament module is a thermometer and resistivity meter module, which contains the following sensors: thermometer - temperature sensor, inductive resistivity meter, three accelerometers - 1 axial acceleration sensor ADXL103CE and 2-axis acceleration sensor ADXL203CE, and sound level meter - noise level sensor based on ⌀30 × piezoceramic element ⌀26 × 20 (TsTS-19). All other blocks are similar to those used in the first ligament module.
Третий связочный модуль - модуль механического расходомера, все блоки которого аналогичны используемым в вышеописанных модулях, кроме блока датчиков, включающего датчик расхода жидкости или газа - непроходной механический расходомер диаметром 38 мм с центратором, используемый для работы при больших скоростях потока жидкости или газа, выполненный с возможностью определения направления движения потока и измерения диаметра колонны.The third ligament module is a mechanical flowmeter module, all of whose blocks are similar to those used in the above modules, except for the sensor block including a liquid or gas flow sensor - a non-pass mechanical 38 mm diameter flow meter with a centralizer, used to operate at high flow rates of liquid or gas, made with the ability to determine the direction of flow and measure the diameter of the column.
Четвертый связочный модуль - модуль плотномера на источнике Аm241, предназначенный для измерения плотности флюида. Все блоки модуля плотномера аналогичны используемым в модуле гамма-каротажа, за исключением блока датчиков, содержащего датчик плотномера с кристаллом NaJ(Tl) диаметром 10 мм и длиной 5 мм в качестве излучателя и умножителем фотоэлектронным ФЭУ-102 ОКП 63 6722 1246 в качестве детектора.The fourth ligament module is the density meter module at source Am241, designed to measure fluid density. All blocks of the densitometer module are similar to those used in the gamma-ray logging module, except for the sensor block containing the densitometer sensor with a NaJ (Tl) crystal with a diameter of 10 mm and a length of 5 mm as a radiator and a photomultiplier PMT-102 OKP 63 6722 1246 as a detector.
Пятый связочный модуль в комплексе - нейтронный модуль для проведения нейтронного каротажа, используемый для оценки пористости породы. Блок датчиков содержит гелиевый счетчик нейтронов СНМ56Д, схемы для электропитания и выделения сигнала. Все остальные блоки аналогичны применяемым в других связочных модулях.The fifth ligament module in the complex is a neutron module for neutron logging, used to evaluate rock porosity. The sensor block contains a helium neutron counter SNM56D, circuits for power supply and signal extraction. All other blocks are similar to those used in other connecting modules.
Для работы скважинного контрольно-измерительного комплекса используется наземная аппаратура - комплексная геофизическая лаборатория и персональный компьютер. Лаборатория обеспечивает формирование стабилизированного постоянного напряжения и передачу его по геофизическому кабелю, непрерывный автоматический сбор телеметрической информации от скважинного комплекса и ее декодирование. Входные аналоговые сигналы оцифровываются быстродействующим 14-разрядным аналого-цифровым преобразователем с максимальной частотой выборок 3 МГц. После этого сигнал поступает на вход сигнального процессора, где он декодируется и передается для регистрации на компьютер по стандартному сетевому протоколу Ethernet, что обеспечивает высокую скорость обмена данными и аппаратную независимость от типа применяемого компьютера.For the operation of the downhole control and measuring complex, ground-based equipment is used - an integrated geophysical laboratory and a personal computer. The laboratory provides the formation of a stabilized constant voltage and its transmission through a geophysical cable, continuous automatic collection of telemetry information from the well complex and its decoding. Input analog signals are digitized by a high-speed 14-bit analog-to-digital converter with a maximum sampling frequency of 3 MHz. After that, the signal is fed to the input of the signal processor, where it is decoded and transmitted for registration to the computer using the standard Ethernet network protocol, which ensures high data exchange speed and hardware independence from the type of computer used.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148656/03A RU2425213C1 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Borehole instrumentation complex |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009148656/03A RU2425213C1 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Borehole instrumentation complex |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2425213C1 true RU2425213C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009148656/03A RU2425213C1 (en) | 2009-12-29 | 2009-12-29 | Borehole instrumentation complex |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425213C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487238C1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Down-hole testing and measuring complex and method for its installation in horizontal well |
CN103850677A (en) * | 2012-12-08 | 2014-06-11 | 山东天工石油装备有限公司 | Signal relay station |
RU2647714C1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизмаш" | Method of collecting information in a sensor system |
RU195059U1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-01-14 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Integrated downhole photometric device |
RU201673U1 (en) * | 2020-11-11 | 2020-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигационные технологии" | Signal transmission device |
RU2760109C1 (en) * | 2020-12-30 | 2021-11-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Русские Универсальные Системы" | Device of downhole telemetry of drilling complex |
RU213860U1 (en) * | 2020-04-03 | 2022-10-05 | Елена Алексеевна Тареева | WELL BOTTOM ANGLE CONTROL DEVICE FOR HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING |
-
2009
- 2009-12-29 RU RU2009148656/03A patent/RU2425213C1/en active
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487238C1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Down-hole testing and measuring complex and method for its installation in horizontal well |
CN103850677A (en) * | 2012-12-08 | 2014-06-11 | 山东天工石油装备有限公司 | Signal relay station |
RU2647714C1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-03-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизмаш" | Method of collecting information in a sensor system |
RU195059U1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-01-14 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Integrated downhole photometric device |
RU213860U1 (en) * | 2020-04-03 | 2022-10-05 | Елена Алексеевна Тареева | WELL BOTTOM ANGLE CONTROL DEVICE FOR HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING |
RU201673U1 (en) * | 2020-11-11 | 2020-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Навигационные технологии" | Signal transmission device |
RU2760109C1 (en) * | 2020-12-30 | 2021-11-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Русские Универсальные Системы" | Device of downhole telemetry of drilling complex |
RU2798916C1 (en) * | 2023-02-14 | 2023-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть - Ноябрьскнефтегазгеофизика" (ООО "Газпромнефть - ННГГФ") | Device and method for automated measurement of drilling fluid parameters |
RU2806903C1 (en) * | 2023-03-29 | 2023-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМТЕХКОМПЛЕКТ-МЕЖРЕГИОН" | Sucker rod |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2425213C1 (en) | Borehole instrumentation complex | |
RU2390814C2 (en) | Process field device with high-frequency communication | |
US7142129B2 (en) | Method and system for downhole clock synchronization | |
CN102369488B (en) | Industrial process control transmitter with multiple sensors | |
JP2911888B2 (en) | measuring device | |
US4788545A (en) | Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole | |
US8459899B2 (en) | Vibrating apparatus for compacting concrete | |
CN101542863A (en) | Method and apparatus for a power line communications test system | |
US4620189A (en) | Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole | |
US20150311649A1 (en) | Method and system to automatically identify electrical devices | |
RU2667334C2 (en) | Wireless interface within transmitter | |
CN105917279A (en) | Process automation field device | |
US9828848B2 (en) | Wireless passive pressure sensor for downhole annulus monitoring | |
US4876539A (en) | Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole | |
US20120123711A1 (en) | System and Method for Measuring Power Usage | |
CN104115405B (en) | Geophysical data obtains system | |
KR20060083367A (en) | Multi function data gathering device of automatic meter reading system | |
EP2702418B1 (en) | Galvanically isolated voltage measurement | |
US20110187554A1 (en) | Integrated permanent monitoring system | |
JPH08223092A (en) | Load survey system | |
US6917303B2 (en) | Logging sondes for use in boreholes | |
KR101928793B1 (en) | Hydrophone sensor system | |
JP5315413B2 (en) | Method and apparatus for pulse width modulated signal processing | |
KR100507851B1 (en) | Remote meter reading system with power line communication | |
RU2538013C1 (en) | Telemetry system of operated well |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130708 |