RU2606034C1

RU2606034C1 - Телеметрическое оборудование для систем с многофазным электрическим двигателем

Info

Publication number: RU2606034C1
Application number: RU2015136977A
Authority: RU
Inventors: Дуди РЕНДУСАРА; Фраз Ахмад КХАРАЛ
Original assignee: Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date: 2013-02-02
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2017-01-10
Also published as: WO2014120847A1; EP2951441B1; EP2951441A1; US9985690B2; US20160006481A1; EP2951441A4

Abstract

Группа изобретений относится к системе электрического погружного насоса. Система содержит многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем двигатель содержит точку соединения звездой; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, причем схема телеметрии генерирует телеметрические сигналы AC; многофазный силовой кабель, функционально связанный с двигателем; и фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки пропускает и усиливает телеметрические сигналы переменного тока, генерируемые схемой телеметрии. Телеметрические сигналы переменного тока передаются к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 22 ил.

Description

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В данной заявке испрашиваются преимущества и приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/760057, поданной 2 февраля 2013 года и включенной в данное описание посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Оборудование искусственного подъема, такое как электрические погружные насосы (ЭПН), может быть задействовано для решения любых задач откачивания. Например, там где течение вещества затруднено под действием имеющихся сил природы, ЭПН могут использоваться для искусственного подъема этого вещества. Чтобы обеспечить получение энергии для питания электродвигателя, ЭПН подсоединяют к кабелю или кабелям, которые, в свою очередь, соединены с силовым приводом. В некоторых случаях ЭПН может быть использован с одним или несколькими датчиками (например, измерительным прибором или измерительными приборами). Передача информации с использованием оборудования ЭПН может осуществляться через силовой кабель, который, в зависимости от типа применения, может иметь длину порядка сотен метров или более. Различные технологии, способы и т.д., раскрытые в данном описании, относятся к схеме, например, к схеме связи, к схеме, которая может способствовать связи и т.д.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, при этом схема телеметрии генерирует телеметрические сигналы AC (переменного тока); многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; и фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки пропускает и усиливает телеметрические сигналы AC, генерируемые схемой телеметрии, при этом телеметрические сигналы AC передаются к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой. Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, при этом фильтр настройки пропускает и усиливает полосу частот сигналов, передаваемых к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой; и линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем линейный заградитель ослабляет помехи в полосе частот, а фильтр линейного заградителя имеет импеданс, уменьшающий потерю полосы частот сигналов для режима системы с замыканием на землю. Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный электрический двигатель содержит точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой; и схему разбалансировки, соединенную со схемой телеметрии и с многофазным силовым кабелем для разбалансировки точки соединения звездой согласно телеметрическому протоколу. Также описаны другие различные устройства, системы, способы, и т.д.

[0004] Раскрытие изобретения приведено для ознакомления с выбором концепций, которые более подробно описаны ниже. Данное раскрытие не предназначено ни для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного изобретения, ни для пояснения ограничений рамок объема патентных притязаний.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Признаки и преимущества описанных вариантов осуществления изобретения станут более понятны после изучения нижеследующего описания совместно с прилагаемыми чертежами.

[0006] На фиг.1 изображены примеры оборудования в геологических средах;

[0007] На фиг.2 изображен пример системы электрического погружного насоса;

[0008] На фиг.3 изображены примеры оборудования;

[0009] На фиг.4 изображены примеры оборудования;

[0010] На фиг.5 изображен пример системы;

[0011] На фиг.6 изображен пример системы;

[0012] На фиг.7 изображен пример схемы и датчиков;

[0013] На фиг.8 изображены примеры сценариев;

[0014] На фиг.9 изображен пример системы;

[0015] На фиг.10 изображен пример системы;

[0016] На фиг.11 изображен пример системы;

[0017] На фиг.12 изображен пример системы;

[0018] На фиг.13 изображен пример системы;

[0019] На фиг.14 изображен пример системы;

[0020] На фиг.15 изображен пример системы;

[0021] На фиг.16 изображен пример системы;

[0022] На фиг.17 изображен пример способа;

[0023] На фиг.18 изображен пример фильтра настройки;

[0024] На фиг.19 изображен пример линейного заградителя;

[0025] На фиг.20 изображен пример полосового фильтра;

[0026] На фиг.21 изображены графики, связанные с телеметрией; и

[0027] На фиг.22 изображены примерные компоненты системы и компоненты сетевой системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0028] Последующее описание включает в себя вариант осуществления настоящего изобретения, который в настоящий момент представляется лучшим для его практической реализации. Это описание не должно рассматриваться в смысле ограничения, скорее наоборот, оно служит лишь для описания общих принципов осуществления изобретения. Объем правовой охраны описанных вариантов осуществления должен определяться согласно прилагаемой формуле изобретения.

[0029] Электрический погружной насос (ЭПН) или другое скважинное оборудование может содержать один или более электрических двигателей. Двигатель может приводиться в действие, например, посредством многофазного источника питания и силового кабеля или кабелей, обеспечивающих передачу, например, сигнала питания трехфазного AC (переменного тока). Например, двигатель ЭПН может быть соединен c трехфазным током питания через сбалансированную индуктивную сеть, имеющую нейтральный, незаземленный узел, который может быть обозначен как “узел соединения звездой” или “точка соединения звездой” двигателя ЭПН. Уровни напряжения и тока трехфазного сигнала питания AC, подаваемого источником питания на двигатель ЭПН, могут быть, например, порядка нескольких киловольт (например, или более) и десятков ампер, с частотой порядка приблизительно 60 Гц.

[0030] ЭПН можно модифицировать, например, в случае, если ЭПН снабжен блоком привода с регулируемой скоростью (VSD). Например, блок VSD может включать в себя контроллер ЭПН, такой как, например, контроллер марки UniConn™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Блок VSD в сочетании с контроллером ЭПН позволяет менять скорость двигателя, благодаря чему можно улучшить управление мощностью, нагревом, и т.д.

[0031] Например, ЭПН может содержать один или более датчиков (например, измерительных приборов), которые измеряют любой из множества физических параметров (например, температуру, давление, вибрацию и т.д.). В продаже имеется датчик марки Phoenix MultiSensor™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас), который отслеживает давления среды на входе и на выходе, температуру среды на входе, температуру двигателя и температуру нагнетания, а также вибрацию и утечку тока. Система мониторинга ЭПН может включать систему контроля и сбора данных (система СКСД). Имеющиеся в продаже системы мониторинга включают системы марок espWatcher™ и LiftWatcher™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас), которые обеспечивают передачу данных, например, между производственной бригадой и скважинным/полевым информационным оборудованием (например, с использованием систем СКСД или без такового). Такая система может выдавать инструкции, например, для запуска, остановки или управления скоростью ЭПН посредством контроллера ЭПН.

[0032] Что касается подачи питания для питания датчика (например, активного датчика) или схемы, связанной с датчиком (например, активным или пассивным датчиком), или датчика и схемы, связанной с датчиком, сигнал питания DC (постоянного тока) может подаваться через кабель ЭПН и быть доступным в точке соединения звездой двигателя ЭПН, например, питаемого трехфазным сигналом питания AC. При наличии достаточного баланса между тремя фазами сигнала питания AC, сигнала питания DC может быть достаточно для нужд одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. Однако, если непреднамеренная разбалансировка превышает некоторый допустимый уровень, сигнал питания DC, может "загрязниться" (например, меняться на одной или более частотах) и стать неподходящим для питания одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. С учетом того, что датчик, связанная схема и т.д. могут содержать интегральный регулятор напряжения для регулирования DC, при наличии непреднамеренной разбалансировки качество тока достигшего интегральный регулятор напряжения может оказаться недостаточным для обеспечения устойчивой мощности DC.

[0033] Передача данных, или обмен данными, иногда может называться телеметрией. Cхема телеметрии может представлять собой схему, связанную с одним или более датчиками, например, для восходящей, нисходящей, или восходящей и нисходящей передачи данных по стволу скважины (например, данных измерений, данных о состоянии датчика, данных, основанных по меньшей мере частично на данных измерений, и т.д.). Например, процесс телеметрии может включать в себя мультиплексирование коммуникационного сигнала малой мощности на электрическую схему высокого напряжения и высокого тока, которая подает питание на скважинный двигатель. В этом примере энергия DC может быть подана к электрической схеме или получена от электрической схемы для подачи энергии на скважинное оборудование, отличающееся от скважинного двигателя. Например, как было упомянуто, энергию DC можно подать таким образом, что скважинное оборудование сможет получать энергию DC в точке соединения звездой скважинного двигателя, получающего энергию по трем жилам силового кабеля, передающего трехфазное питание. В качестве другого примера, через силовой кабель может быть подан вторичный сигнал питания AC так, что этот вторичный сигнал питания AC присутствует в точке соединения звездой. С точки зрения значений напряжения и тока такой вторичный сигнал питания AC может быть более слабым (например, по полной мощности), чем первичный трехфазный сигнал питания AC для питания двигателя ЭПН. В качестве еще одного примера, дроссель, электрически соединенный с точкой соединения звездой, может обеспечивать сигнал питания DC на основе малой части "нормальной" разбалансировки в трехфазном сигнале питания AC (например, при разбалансировке фаз в несколько процентов). Например, если единица скважинного оборудования получает сигнал питания DC, вторичный сигнал питания AC может быть преобразован в сигнал питания DC.

[0034] Например, силовой кабель может обеспечивать подачу питания к ЭПН, к другому скважинному оборудованию, или к ЭПН и другому скважинному оборудованию. Кроме того, такой силовой кабель может обеспечивать передачу данных к скважинному оборудованию, от скважинного оборудования, или к скважинному оборудованию и обратно.

[0035] Если данные передаются через силовой кабель из "удаленного" местоположения на базу или к другому "локальному" местоположению, процесс передачи данных может быть частью процесса дистанционного мониторинга. Например, если электрический скважинный двигатель получает трехфазное питание через силовой кабель, к точке соединения звездой электродвигателя может быть подключен скважинный датчик для передачи данных через силовой кабель. В процессе дистанционного мониторинга могут, например, отслеживать различные параметры, связанные с работой скважинного оборудования, физическими процессами и т.д. Такое отслеживание может облегчать управление скважинным оборудованием или другим оборудованием (например, оператором, диспетчером и т.д.). Например, в отношении скважинного ЭПН дистанционный мониторинг может обеспечивать получение данных о фактических величинах параметров буровой скважины, связанных с текучими средами в резервуаре геологической среды или с текучими средами в стволе скважины. Связь для восходящей передачи отслеживаемых данных по стволу скважины может быть экономично реализована с использованием того же самого силового кабеля, по которому подается электроэнергия к одному или более двигателям ЭПН (например, с учетом того, что такое соединение может использоваться реверсивно для передачи данных (например, команд управления и т.д.) к скважинному оборудованию (например, к ЭПН, датчику и т.д.)).

[0036] Как уже упомянуто, силовой кабель может подвергнуться замыканию, например, замыканию на землю. В зависимости от характера замыкания, оно может быть классифицировано, например, как замыкание вверху ствола скважины или как замыкание в скважине. Кроме того, замыкание может быть вызвано оборудованием, а не самим силовым кабелем. Замыкание "на землю" происходит, когда один или более проводов непреднамеренно заземлены (например, временно или постоянно). В случае силового кабеля причиной замыкания на землю может стать эрозия изоляции, окружающей проводник. В случае оборудования, с которым электрически соединен силовой кабель, непреднамеренное заземление провода или проводящего компонента (например, временное или постоянное) может быть вызвано механическим повреждением оборудования.

[0037] Что касается проблем, связанных с работой ЭПН, источник питания может испытывать воздействие разбалансировки фаз, скачков напряжения, наличия гармоник, разрядов молнии и т.д., что может, например, повысить температуру двигателя ЭПН, силового кабеля и т.д. Контроллер двигателя может испытывать проблемы под воздействием экстремальных условий (например, высоких/низких температур, высокого уровня влажности и т.д.). Двигатель ЭПН может испытывать короткое замыкание при наличии инородных частиц в его смазке, попадания в его смазку воды, помех от трансформаторa, приводящих к износу (например, изоляции и т.д.), который может привести к загрязнению смазки. При этом силовой кабель может испытывать проблемы (например, короткое замыкание или другие) вследствие электрического разряда в изоляции, окружающей один или более проводов (например, более вероятного при более высоких напряжениях), недостаточного качества изготовления (например, изоляции, оплетки и т.д.), проникновения воды, помех от трансформаторa, непосредственного физического повреждения (например, разрушения, разреза и т.д.) при работе или операциях подъема, химического повреждения (например, коррозии), ухудшения свойств из-за высокой температуры, превышения током расчетного предела в результат повышения температуры, электрических воздействий и т.д.

[0038] Например, когда в многофазном силовом кабеле ЭПН возникает замыкание (например, временное или постоянное) в виде появления пути утечки тока на землю в одном из силовых проводов, ток, поступающий по этому проводу, проходит по упомянутому пути на землю. При таком сценарии некоторое количество тока, проходящего по другим проводам силового кабеля, может также пройти через путь утечки тока на землю, например, путем протекания через обмотки двигателя в провод, связанный с путем утечки тока. Однако, поскольку импеданс обмоток двигателя отличен от нуля (например, составляет порядка сотен Ом или более), ток, протекающий через обмотки двигателя к проводу, связанному с путем утечки тока, может быть ограничен.

[0039] Если трехфазная силовая цепь двигателя испытывает замыкание на землю или фазное замыкание, точка соединения звездой может, например, нести такое напряжение AC, которое может представлять собой большую часть напряжения питания двигателя. Например, в предположении нормальной разбалансировки фаз 3%, напряжение в точке соединения звездой двигателя ЭПН может быть приблизительно 45 вольт переменного тока для двигателя 1,5 кВ и 120 вольт переменного тока для двигателя 4 кВ. При 70 Гц дроссель с номинальной индуктивностью 500 Гн имеет импеданс приблизительно 250 кОм, повышающийся приблизительно до 1 МОм при 30 Гц (например, дроссель с высокочастотными шунтирующими конденсаторами). Предполагая, что резистивное или индуктивное соединение с землей через блок, электрически связанный с точкой соединения звездой двигателя ЭПН, имеет сопротивление 250 Ом, упомянутый блок может испытывать номинальное напряжение приблизительно 100 вольт DC при почти полном отсутствии составляющей AC (например, 0 вольт переменного тока). Приведенный пример демонстрирует, как вышеупомянутый дроссель может обеспечивать сигнал питания DC через ответвление в точке соединения звездой двигателя ЭПН при существовании некоторой "нормальной" разбалансировки фаз. Однако, если имеется замыкание на землю или фазное замыкание, напряжение в точке соединения звездой может повышаться до большей части (например, приблизительно 70%) фазного напряжения. Например, при наихудшем сценарии напряжение в точке соединения звездой может быть несколько киловольт среднеквадратичного значения (например, при приблизительно 30 Гц) для двигателя 4 кВ. В этом случае блок, электрически связанный с точкой соединения звездой двигателя ЭПН, может испытывать 0 вольт DC, с учетом того, что цепь питания эффективно замкнута накоротко (и, например, на несколько вольт среднеквадратичного значения после дросселя). Фактический уровень, испытываемый блоком, электрически соединенным с точкой соединения звездой двигателя, может зависеть от характера условия или условий. Соответственно, замыкание на землю (или, например, фазное замыкание, или замыкание "фазы на землю”) может оказывать влияние на характер сигнала или сигналов, проходящих в точке соединения звездой двигателя. Такое замыкание может быть временным или продолжительным. Например, в зависимости от причин(ы), замыкание на землю может рассеяться и позже появиться вновь или обусловить другой переходный режим. Во время периодов, когда замыкание на землю отсутствует, схема может, например, автоматически "переключиться" с одного режима работы на другой для снабжения энергией одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. Например, схема может определить качество сигнала питания DC, подаваемого через оборудование в верхней части скважины по скважинному силовому кабелю (например, на основе одной или более характеристик сигнала питания DC). Такая схема может опционально быть выбрана или запрограммирована на основе датчика, схемы телеметрии и т.д. Например, такая схема может быть запущена датчиком, входящим в режим сбора данных, схемой телеметрии, входящей в режим обмена данными и т.д.

[0040] Например, схемy можно сконфигурировать для определения того, что, даже при существовании проблемы замыкания на землю, некоторая форма сигнала питания DC остается, и что оборудование, которое должно быть запитано мощностью DC, может использовать остающуюся мощность DC, например, с некоторым дополнительным количеством (получаемым, например, путем преобразования AC в DC). Если дополнение обеспечиваемого сигнала питания DC происходит с использованием сигнала (или сигналов) питания AC один режим замыкания на землю можно считать смешанным режимом DC/AC (например, оборудование получает питание в виде смеси DC и DC, получаемого из AC), причем, например, если сигнал питания DC является неподходящим, другой режим замыкания на землю можно считать режимом AC (например, оборудование получает питание в виде DC, получаемого из переменного тока). Например, если замыкание на землю отсутствует (например, режим без замыкания или режим замыкания не на землю), режим можно считать режимом DC (например, оборудование получает питание в виде DC, подаваемого через силовой кабель от находящегося в верхней части скважины источника питания).

[0041] Например, в скважине может быть использована схема, которая электрически соединена с точкой соединения звездой электродвигателя, причем схема может получать питание для питания блока (или блоков) одним или более сигналами питания AC, проходящими через соединение звездой, даже при наличии замыканий или замыкания на землю. Кроме того, такая схема может обеспечивать телеметрию (например, при помощи трансформатора, конденсатора, трансформатора и конденсатора и т.д.). Более того, такая схема может обеспечивать достоверную телеметрию даже в условиях окружающей среды с помехами.

[0042] Например, устройство может быть выполнено с возможностью обмена информацией (например, данными, инструкциями, данными и инструкциями и т.д.) через кабель или цепочку кабелей, при этом по упомянутым кабелю или кабелям подают многофазную электрическую энергию для питания многофазного электрического двигателя. В этом случае с кабелем или кабелями могут быть соединены датчик или датчики (например, измерительный прибор или измерительные приборы), опционально через многофазный электрический двигатель. Например, датчик может выдавать сигналы (например, высокочастотные сигналы данных) через интерфейс. В этом случае интерфейс может быть функционально связан с точкой соединения звездой многофазного электродвигателя, которая может быть, например, точкой соединения трех или более фаз. Соединение интерфейса с точкой соединения звездой может быть выполнено через оборудование, такое как, например, трансформатор, конденсатор, трансформатор и конденсатор и т.д. Как было упомянуто, питание можно подвести через точку соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, датчик может получать питание путем подачи мощности DC и/или мощности AC, причем питание подается через кабель и доступно в точке соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, устройство может обеспечивать подачу такого питания даже тогда, когда происходит замыкание фазы на землю. Например, такая система может обеспечивать обмен информацией даже тогда, когда произошло замыкание.

[0043] Например, система может содержать схему для передачи сигналов путем изменения величины напряжения разбалансировки в точке соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, такие сигналы могут быть переданы с помощью одного или более методов частотной модуляции (например, двоичной фазовой модуляции “BPSK”, схем фиксированного или динамические периода времени и т.д.). Например, такие сигналы могут быть переданы, то есть связаны с одним или более пороговыми значениями. Например, напряжение разбалансировки в точке соединения звездой может быть преднамеренно (например, обдуманно) отрегулировано для возможности пересекать значение порогового напряжения, чтобы тем самым передавать информацию. Например, сигнал можно предварять определенной шаблонной вводной частью (например, заголовком) для обеспечения обнаружения. Например, контроллер, устройство мониторинга, измерительный прибор, питаемые подаваемым напряжением, подведенным через точку соединения звездой электродвигателя, может продолжать получать питание в случае замыкания фазы на землю (например, в результате замыкания силового кабеля). В этом случае передача информации может быть сохранена при замыкании на землю в силовом кабеле. Например, детектор (как часть датчика или измерительного прибора) может обеспечивать измерение напряжения разбалансировки и обнаружение вводной части сигнала, декодирование сигнала (например, в виде одной или более команд и т.д.). В этом случае оборудование (например, датчик, измерительный прибор, контроллер и т.д.) может реагировать на сигналы (например, декодированные сигналы). Например, оборудование может обеспечивать выполнение декодированных команд, реагирование на сигнал для проверки или обеспечения работы датчика, передатчикa, клапана или другого устройства.

[0044] Чтобы лучше понять, как скважинное оборудование может быть встроено в полный комплекс работ, ниже описаны некоторые примеры процессов применительно к бассейнам и, например, к добыче из одного или более резервуаров бассейна.

[0045] На фиг.1 изображены примеры геологических сред 120 и 140. В соответствии с фиг.1, геологическая среда 120 может быть осадочным бассейном, который включает слои (например, расслаивание), содержащие резервуар 121, причем слои могут быть, например, пересечены разломом 123 (или разломами). Например, геологическая среда 120 может быть оснащена оборудованием со множеством каких-либо датчиков, датчиков, исполнительных механизмов и т.д. Например, оборудование 122 может содержать схему связи для приема и передачи информации относительно одной или более сетей 125. Такая информация может включать информацию, связанную со скважинным оборудованием 124, которое может быть оборудованием сбора информации, вторичного использования ресурсов и т.д. На удалении от места расположения скважины может быть расположено другое оборудование 126, содержащее схему измерения, обнаружения, излучения или другую схему. Такое оборудование может включать схему хранения и связи для хранения и передачи данных, инструкций и т.д. Например, для передачи данных, сбора данных и т.д. могут быть использованы один или более спутников. Например, на фиг.1 показан спутник, осуществляющий обмен данными с сетью 125, обеспечивающей возможность обмена данными, с учетом того, что спутник может дополнительно содержать схему для отображения (например, пространственного, спектрального, с течением времени, радиометрического и т.д.).

[0046] Кроме того, изображенная на фиг.1 геологическая среда 120 опционально включает оборудование 127 и 128, связанное с буровой скважиной, содержащей по существу горизонтальную часть, которая может пересекаться с одним или более разрывами 129. В качестве примера рассматривается буровая скважина в пласте глинистых сланцев, который может включать естественные разрывы, искусственные разрывы (например, гидравлические разрывы) или сочетание естественных и искусственных разрывов. Например, скважина может быть пробурена для доступа к резервуару, простирающемуся в поперечном направлении. В этом случае в поперечном направлении могут существовать изменения в свойствах, напряжениях и т.д., при этом оценка таких изменений может помочь в планировании, проведении работ и т.д. при разработке резервуара (выполняемой, например, путем разрыва пласта, закачки, извлечения, и т.д.). Например, оборудование 127 и/или 128 может содержать компоненты, устройство, системы и т.д. для разрыва пласта, сейсмического измерения, исследования сейсмических данных, оценки одного или более разрывов и т.д.

[0047] Как показано на фиг.1, геологическая среда 140 включает в себя две скважины 141 и 143 (например, пробуренные скважины), которые могут находиться, например, по меньшей мере частично в слое, таком как слой песка, расположенном между покрывающей породой и сланцем. Например, геологическая среда 140 может быть оснащена оборудованием 145, которое может быть, например, оборудованием для парогравитационного дренажа (технология SAGD), предназначенным для закачки пара для улучшения извлечения сырья из резервуара. Технология SAGD подразумевает подземную подачу пара для увеличения потока тяжелой нефти, битума и т.д. Технология SAGD может быть применена для повышения нефтеотдачи пласта (EOR), что также известно как третичные методы добычи, поскольку при использовании данного метода происходит изменение свойства нефти в пласте.

[0048] Например, при работе по технологии SAGD в геологической среде 140 может быть использована буровая скважина 141 для закачивания пара и буровая скважина 143 для добычи сырья. В этом случае оборудование 145 может быть скважинным парогенератором, а оборудование 147 может быть электрическим погружным насосом (например, ЭПН).

[0049] Как показано на поперечном сечении на фиг.1, пар, нагнетаемый через буровую скважину 141, может вводиться в подземную часть геологической среды и переносить нагрев желательному сырью, такому как тяжелая нефть. В свою очередь, когда сырье нагрето, его вязкость уменьшается, что обеспечивает более легкое протекание сырья к буровой скважине 143 (например, к скважине добычи сырья). В данном примере оборудование 147 (например, ЭПН) может затем обеспечивать подъем сырья в буровой скважине 143, например, к наземному промысловому объекту (например, через устьевое отверстие скважины и т.д.). Например, если эксплуатационная скважина содержит оборудование для механизированного подъема, например, ЭПН, на работу такого оборудования может влиять наличие сконденсированного пара (например, воды, в дополнение к желаемому сырью). В этом случае ЭПН может находиться под воздействием условий, которые могут частично зависеть от работы другого оборудования (например, закачивания пара, работы другого ЭПН и т.д.).

[0050] Условия в геологической среде могут быть переходными и/или устойчивыми. При размещении оборудования в геологической среде срок его службы может зависеть от характеристик среды и, например, от продолжительности использования оборудования, а также от выполняемых оборудованием функций. Если оборудование должно быть долговечным в течение длительного периода времени использования в среде, может возникнуть неопределенность в одном или более факторах, которые могут влиять на надежность или ожидаемый срок службы оборудования. Например, если промежуток времени может быть порядка десятков лет, оборудование, которое предполагается использовать в течение такого промежутка времени, может быть создано с возможностью выдерживать условия, которым оно будет подвержено или которые обусловлены средой либо средами и/или непосредственно одной или более функциями оборудования.

[0051] На фиг.2 изображена примерная система 200 ЭПН, содержащая ЭПН 210 в качестве примера оборудования, которое может быть размещено в геологической среде. Например, ЭПН может быть предназначен для функционирования в среде в течение длительного периода времени (например, опционально порядка нескольких лет). Например, имеющиеся в продаже насосы ЭПН (такие как ЭПН типа REDA™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас) могут найти применение в тех сферах, где требуется, например, нагнетание с расходом свыше приблизительно 4000 баррелей в сутки и высота подъема около 12000 футов (около 3660 м) или более.

[0052] В примере, показанном на фиг.2, система 200 ЭПН может быть соединена с сетью 201, причем в буровой скважине 203 в геологической среде могут быть расположены различные компоненты (например, включая наземное оборудование и т.д.). Как показано на чертеже, система ЭПН может содержать источник 205 питания, ЭПН 210, контроллер 230, контроллер 250 двигателя и блок 270 VSD. Источник 205 питания может получать мощность от энергосистемы, местного генератора (например, турбины, работающей на природном газе), или от другого источника. Источник 205 питания может обеспечивать напряжение, например, приблизительно 4,16 кВ.

[0053] Как показано на чертеже, буровая скважина 203 содержит устьевое отверстие, которое может содержать дроссель (например, дроссельный клапан). Например, буровая скважина 203 может содержать дроссельный клапан для управления различными операциями, например, для уменьшения давления текучей среды от высокого давления в закрытом стволе скважины до атмосферного давления. Регулируемые дроссельные клапаны могут включать клапаны, выполненные с возможностью противостоять износу от воздействия высокоскоростной, содержащей большое количество твердых тел текучей среды, протекающей мимо ограничительных или герметизирующих элементов. Устьевое отверстие скважины может содержать один или более датчиков, таких как датчик температуры, датчик давления, датчик содержания твердых тел и т.д.

[0054] Как показано на чертеже, ЭПН 210 содержит кабели 211 (или кабель), насос 212, газораспределительные элементы 213, всасывающее отверстие 214 насоса, двигатель 215, один или более датчиков 216 (например, датчиков температуры, давления, деформации, утечки тока, вибрации и т.д.) и, опционально, защитное устройство 217.

[0055] Например, ЭПН может содержать стойкий к высоким температурам двигатель ЭПН типа REDA™ Hotline. Такой двигатель может быть пригодным для системы добычи тяжелой нефти методом термического воздействия на пласт, например, системы с использованием технологии SAGD или другой системы с закачкой пара.

[0056] Двигатель ЭПН может содержать, например, трехфазную беличью клетку с двухполюсной индукцией. Двигатель ЭПН может содержать, например, пакет стальных пластин статора, которые могут способствовать сосредоточению магнитных сил на роторах, например, способствовать уменьшению потерь энергии. Обмотки статора могут содержать, например, медь и изоляцию.

[0057] В примере, показанном на фиг.2, буровая скважина 203 может содержать один или более скважинных датчиков 220, например, таких как имеющиеся в продаже датчики OpticLine™ или WellWatcher BriteBlue™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Такие датчики выполнены на основе волоконной оптики и могут обеспечивать определение температуры в режиме реального времени, например, при осуществлении технологии SAGD или других операций. Как показано в примере на фиг.1, буровая скважина может содержать относительно горизонтальный участок. Такой участок может собирать нагретую тяжелую нефть, чувствительную к закачиванию пара. Измерения температуры по длине буровой скважины могут обеспечивать обратную связь, например, для понимания условий в скважине ниже ЭПН. Скважинные датчики могут проходить на тысячи футов в буровую скважину (например, на 4000 футов или 1220 метров, либо более) за пределы местоположения ЭПН.

[0058] В примере, показанном на фиг.2, контроллер 230 может содержать один или более интерфейсов, например, для взаимодействия с обеспечением получения, передачи или получения и передачи информации с контроллером 250 двигателя, блоком 270 VSD, источником 205 питания (например, газотурбинным генератором, энергетической компанией и т.д.), сетью 201, оборудованием в буровой скважине 203, оборудованием в другой буровой скважине и т.д.

[0059] Как показано на фиг.2, контроллер 230 может содержать один или более модулей либо систем или обеспечивать к ним доступ. Кроме того, контроллер 230 может содержать характеристики контроллера двигателя ЭПН и, опционально, заменять контроллер 250 двигателя ЭПН. Например, контроллер 230 может содержать контроллер 282 двигателя UniConn™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). В примере, показанном на фиг.2, контроллер 230 может получать доступ к одной или более системе 284 PIPESIM™, системе 286 ECLIPSE™, и системе 288 PETREL™, поставляемым на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас) (и, опционально, к системе OCEAN™, поставляемой на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас)).

[0060] Например, один или более датчиков 216, принадлежащих ЭПН 210, могут быть частью цифровой системы скважинного мониторинга. Например, в продаже имеется устройство Phoenix™ Multisensor xt150, поставляемое на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Система мониторинга может содержать базовый блок, функционально соединенный с двигателем ЭПН (см., например, двигатель 215), например, непосредственно, на траверсе основания двигателя и т.д. Например, такой базовый блок (например, базовый измерительный прибор) может измерять давление на входе, температуру на входе, температуру масла двигателя, температуру обмотки двигателя, вибрацию, утечку тока и т.д. Как поясняется со ссылкой на фиг.4, базовый блок может передавать информацию через силовой кабель, подводящий мощность к двигателю ЭПН, и, кроме того, может получать мощность через такой кабель.

[0061] Например, может быть предусмотрен удаленный блок, который может быть расположен на стороне нагнетания насоса (например, находится на конце, расположенном напротив всасывающего отверстия 214 насоса). Например, базовый блок и удаленный блок, в сочетании, могут измерять давления на входе и на выходе насоса (см., например, насос 212), например, для анализа характеристики насоса. Например, для одного или более параметров (например, результатов измерений, параметров, основанных на измерениях и т.д.) могут быть установлены уровни тревожной сигнализации.

[0062] Если система содержит базовый блок и удаленный блок, такие как Phoenix™ Multisensor xt150, упомянутые блоки могут быть соединены проводами. Такое решение обеспечивает подачу мощности от базового блока к удаленному блоку и обеспечивает обмен данными между базовым блоком и удаленным блоком (например, по меньшей мере передачу информации от удаленного блока к базовому блоку). Например, удаленный блок получает питание через проводной интерфейс, соединенный с базовым блоком, таким образом, что один или более датчиков удаленного блока могут считывать параметры физических процессов. В этом случае удаленный блок может затем посылать считанную информацию к базовому блоку, который, в свою очередь, может посылать эту информацию к блоку, расположенному на поверхности, через силовой кабель, выполненный с возможностью подачи мощности к двигателю ЭПН.

[0063] В примере, показанном на фиг.2, контроллер 250 двигателя может быть имеющимся в продаже контроллером двигателя, таким как контроллер двигателя UniConn™. Контроллер двигателя UniConn™ может соединяться со системой по технологии SCADA, системой мониторинга espWatcher™ и т.д. Контроллер двигателя UniConn™ может осуществлять некоторые задачи по управлению и сбору данных для ЭПН, поверхностных насосов или других отслеживаемых буровых скважин. Контроллер двигателя UniConn™ может сопрягаться с системой мониторинга Phoenix™, например, для доступа к данным по давлению, температуре, вибрации и различным параметрам системы защиты, а также подавать питание постоянного тока к скважинным датчикам (например, датчикам 216). Контроллер двигателя UniConn™ может сопрягаться с контроллерами привода с постоянной скоростью (FSD) или блоком VSD, например, таким как блок 270 VSD.

[0064] В случае контроллеров FSD, контроллер двигателя UniConn™ может отслеживать трехфазные токи в системе ЭПН, трехфазное напряжение на поверхности, напряжение питания и частоту, частоту вращения ЭПН и заземление опор, коэффициент мощности и нагрузку двигателя.

[0065] В случае блоков VSD, контроллер двигателя UniConn™ может отслеживать выходной ток VSD, рабочий ток ЭПН, выходное напряжение VSD, напряжение питания, мощность на входе и выходе VSD, частоту на выходе VSD, загрузку привода, нагрузку двигателя, трехфазный рабочий ток ЭПН, трехфазное напряжение на входе или выходе VSD, частоту вращения ЭПН и заземление опор.

[0066] В примере, показанном на фиг.2, контроллер 250 двигателя ЭПН содержит различные модули для устранения, например, обратного вращения ЭПН, загрязнения песком ЭПН, помпажа и газовых пробок в ЭПН. Кроме того, или как вариант и т.д., контроллер 250 двигателя может содержать любое множество характеристик.

[0067] В примере, показанном на фиг.2, блок 270 VSD может быть блоком привода низкого напряжения (VSD), блоком привода среднего напряжения (MVD) или блоком другого типа (например, привода высокого напряжения, который может обеспечивать напряжение свыше приблизительно 4,16 кВ). Например, блок 270 VSD может получать питание с напряжением приблизительно 4,16 кВ и управлять двигателем как нагрузкой с напряжением от приблизительно 0 В до приблизительно 4,16 кВ. Блок 270 VSD может содержать имеющуюся в продаже схему управления, такую как SpeedStar™ MVD, поставляемую на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас).

[0068] На фиг.3 изображены виды с частичным разрезом примерного оборудования, например, части насоса 320, защитного устройства 370 и двигателя 350 ЭПН. Насос 320, защитное устройство 370 и двигатель 350 показаны в цилиндрической системе координат (определяемой, например, параметрами r, z, Ɵ). Различные характеристики оборудования могут быть описаны, определены и т.д. относительно цилиндрической системы координат. Например, нижний конец насоса 320 может быть соединен с верхним концом защитного устройства 370, и нижний уровень защитного устройства 370 может быть соединен с верхним концом двигателя 350. Как показано на фиг.3, сегмент вала насоса 320 может быть соединен через соединитель с сегментом вала защитного устройства 370, и сегмент вала защитного устройства 370 может быть соединен через соединитель с сегментом вала двигателя 350. Например, ЭПН может быть ориентирован в желаемом направлении, которое может быть вертикальным, горизонтальным или проходящим под другим углом.

[0069] На фиг. 4 изображена функциональная схема примерного устройства 400, содержащего источник 401 питания и данные 402. Источник 401 питания подает питание к блоку 470 VSD, в то время как данные 402 могут быть поданы к блоку 430 обмена данными. Данные 402 могут содержать инструкции, например, для подачи указаний схеме блока 450 схемы, одному или более датчикам блока 460 датчиков и т.д. Данные 402 могут быть данными, полученными, например, от блока 450 схемы, блока 460 датчиков и т.д, или могут содержать такие данные. В примере, показанном на фиг.4, блок 440 дросселя может обеспечивать передачу сигналов данных через силовой кабель 411 (включая, например, кабельные удлинители двигателя “MLE”). Силовой кабель может быть круглого типа или плоского типа с множеством проводов. MLE могут быть соединены с силовым кабелем таким образом, чтобы обеспечивалось физическое соединение каждого из проводов с соответствующей клеммой электродвигателя.

[0070] Как показано на чертеже, силовой кабель 411 соединен с блоком 415 двигателя, который может быть двигателем (или двигателями) ЭПН, выполненным с возможностью управления посредством блока 470 VSD. В примере, показанном на фиг.4, провода силового кабеля 411 электрически соединены в точке 425 соединения звездой. Блок 450 схемы может получать мощность через точку 425 соединения звездой и может, опционально, передавать, получать или передавать и получать данные через точку 425 соединения звездой. Как показано на чертеже, блок 450 схемы может быть заземлен. Несмотря на то что точка соединения звездой 425 показана с тремя соединениями, которые могут соответствовать трем фазам, многофазная точка соединения звездой может содержать, например, более чем три фазы.

[0071] В качестве примера, силовые кабели и MLE, способные противостоять повреждающим усилиям, будь то механические, электрические или химические усилия, могут способствовать обеспечению правильного функционирования двигателя, схемы, датчиков и т.д., с учетом того, что поврежденный силовой кабель (или MLE) может потенциально повредить двигатель, схему, датчики и т.д. Кроме того, как было упомянуто, ЭПН может быть расположен на удалении нескольких километров в стволе скважины. Соответственно, время и затраты на замену неисправного ЭПН, силового кабеля, MLE и т.д. могут быть существенными (например, время на извлечение, время простоя для откачивания текучей среды, время на вставку и т.д.).

[0072] Имеющиеся в продаже силовые кабели включают силовые кабели ЭПН типа REDAMAX™ (а также, например, кабельные удлинители двигателя “MLE”), которые поставляются на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Например, силовой кабель ЭПН типа REDAMAX™ Hotline™ может содержать в сочетании полиимидную ленту, свинец, каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), и полиэфирэфиркетон (PEEK) для обеспечения изоляции и оболочки. Свинцовые стенки могут обеспечивать совместимость с высоким газовым фактором (GOR) и чрезвычайно коррозийными условиями. Броня может предохранять кабель от механических повреждений и может быть оцинкованной сталью, высокопрочной оцинкованной сталью, нержавеющей сталью, или сплавом Monel®. Концевая кабельная муфта является электрическим разъемом между кабелем и двигателем ЭПН и может быть выполнена с уплотнением “металл по металлу”. Концевая кабельная муфта может обеспечивать механический барьер против поступления текучей среды при применениях с высокой температурой.

[0073] Например, силовой кабель ЭПН типа REDAMAX™ Hotline™, круглой формы, ELBE G5R, 5 кВ, может содержать сплошные провода типоразмеров 1 AWG/1, 2 AWG/1 и 4 AWG/1. В качестве другого примера, кабель плоской формы, EHLTB G5F, 5 кВ, может содержать сплошные провода типоразмера 4 AWG/1. В некоторых примерах размеры могут быть приблизительно 1-2 дюйма по диаметрy для круглых конфигураций и приблизительно половина дюйма на 1-2 дюйма для плоских конфигураций.

[0074] На фиг.5 изображена примерная система 500, содержащая MVD 510, опциональный фильтр 518 нагрузки, кабель 540 и систему 580 ЭПН. Например, кабель 540 может быть одножильным кабелем или многожильными кабелями. Например, кабель или кабели могут иметь длину порядка сотен или тысяч метров. MVD 510 может быть, например, MVD, содержащим пятиуровневый контур широтно-импульсной модуляции (контур PWM) с фиксированной нейтралью, или это может быть, например, MVD, содержащий каскадную схему.

[0075] Например, MVD 510 может содержать выпрямитель 512, звено 514 DC, контроллер 515 и инвертор 516, который может содержать биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Как показано в примере на фиг.5, с выходом инвертора 516 может быть функционально связан опциональный фильтр 518 нагрузки, например, для обеспечения защиты оборудования, такого как двигатель 584 системы 580 ЭПН. Как показано в примере на фиг.5, MVD может содержать входной диодный выпрямитель 512 (например, преобразующий AC в DC) и управляемый контуром PWM выходной инвертор 516 на IGBT (например, преобразующий DC в " AC "), причем фильтр 518 нагрузки соединен с выходом управляемого контуром PWM инвертора 516 на IGBT для подавления гармоник, которые могут возникать из-за переключения транзисторов IGBT.

[0076] Например, фильтр нагрузки может получать входной сигнал и фильтровать его для обеспечения выходного сигнала синусоидальной формы. Без такого фильтра нагрузки (например, в сценарии без фильтрования), в зависимости от различных характеристик входного сигнала, параметров линии и т.д., в системе ЭПН может произойти гармонический резонанс, в результате чего скважинное оборудование будет подвержено большим скачкам напряжения.

[0077] Поскольку нарушения питания могут влиять на срок службы системы (например, на среднее время наработки на отказ “MTBF”), для обеспечения чистой (например, "гладкой") синусоидальной волны с ослабленными гармониками может быть применен фильтр нагрузки, который, в свою очередь, может уменьшать негативное влияние на систему. Такой фильтр при его применении в приводе может, по сравнению с приводом без фильтра, продлевать срок службы системы ЭПН.

[0078] Что касается гармоник, рассмотрим, например, колебательный сигнал с частотой 60 Гц, которую можно считать основной частотой. Такой сигнал может содержать гармонику с частотой 1850 Гц, которая, в свою очередь, может искажать форму сигнала при объединении с основной частотой 60 Гц. Например, фильтр нагрузки может фильтровать входной сигнал для устранения или уменьшения гармоник, что, в свою очередь, обеспечивает более чистую, менее искаженную форму сигнала (например, форму сигнала, мало отличающуюся от чистого сигнала с основной частотой).

[0079] Например, система может содержать линейный заградитель и фильтр настройки, которые могут обеспечивать эффективный обмен данными (например, телеметрию) в режиме замыкания не на землю и в режиме замыкания на землю (например, силового кабеля устройства). Например, система может обеспечивать эффективный обмен данными (например, телеметрию) при наличии помех, например, генерируемых широтно-импульсной модуляцией привода с переменной скоростью (VSD). Например, система может обеспечивать эффективный обмен данными (например, телеметрию), когда система содержит фильтр нагрузки или когда система не содержит фильтр нагрузки.

[0080] Например, линейный заградитель может быть настроен на одну частоту либо на одну или более частот, либо на множество полос частот, например, выбран для переноса сигнала обмена данных на определенной частоте или частотах (например, в пределах одной или более полос). Например, линейный заградитель может быть настроен таким способом, чтобы блокировать или ослаблять помехи, например, в определенной полосе частот, множестве полос частот и т.д. (например, может быть выбран для коммуникации сигналов).

[0081] Например, система может содержать фильтр настройки, который может усиливать подаваемый к нему сигнал. Например, если во входном сигнале присутствуют помехи, они могут быть усилены точно так же, как сигнал. Например, система может содержать линейный фильтр или линейный заградитель, позволяющий сделать систему более устойчивой к помехам.

[0082] На фиг.6 изображено примерное устройство 600, содержащее линейный заградитель 616, фильтр 632 настройки и, опционально, полосовой фильтр 633. Как показано в примере на фиг.6, система содержит привод с переменной скоростью или распределительный щит (VSD/SB) 610, силовой кабель 611, многофазный повышающий трансформатор 612, фильтр 614 нагрузки, многофазный электрический двигатель 615, содержащий точку 625 соединения звездой (например, точку, в которой имеется электрическое соединение нескольких фаз), схему 630 дросселя DC, схему 640 телеметрии, схему 650, функционально связанную с точкой 625 соединения звездой, и один или более датчиков 660. Кроме того, на фиг.6 также изображены некоторые примерные компоненты схемы, например, дроссель 630 постоянного тока может содержать катушки индуктивности, фильтр 632 настройки может содержать конденсаторы и по меньшей мере одну катушку индуктивности, и схема 640 телеметрии может содержать различные контуры, модули и т.д. для выполнения телеметрии и связанных с телеметрией задач. Например, схема 640 телеметрии может содержать аналого-цифровой трансформатор (ADC), декодирующее устройство, демодулятор и схему обработки данных, которая может быть опционально соединена с контроллером или с другим оборудованием. Например, полосовой фильтр 633 может содержать несколько каскадов, операционные усилители, резисторы, конденсаторы, диоды и т.д. Как показано в примерной системе 600 на фиг.6, выход фильтра 632 настройки может быть соединен с полосовым фильтром 633, который может быть соединен со схемой 640 телеметрии. Например, в схему 640 телеметрии может быть включен полосовой фильтр 643 (например, опционально функционирующий в качестве полосового фильтра 633).

[0083] Например, фильтр 614 нагрузки может иметь конфигурацию “треугольник”, “звезда”, или комбинированную конфигурацию треугольник/звезда (например, для регулировки емкости и т.д.). Фильтр 614 нагрузки может быть настроен, например, на основе по меньшей мере части возможной проводимости утечки трехфазного трансформатора 612. Например, фильтр 614 нагрузки может быть настроен на предпочтительную запланированную частоту. Например, при наличии заданной проводимости утечки последовательно с фильтром 614 нагрузки, емкость фильтра 614 нагрузки может обеспечивать желаемую частоту среза (например, частоту среза LC-контура). Частота среза фильтра 614 нагрузки может быть, например, приблизительно 500 Гц (например, для удаления первой частоты модуляции и т.д.). В примере, показанном на фиг.6, фильтр 614 нагрузки может быть незаземленным фильтром (например, во избежание соединения с землей, что могло бы создать помехи для проводимости сигнала).

[0084] В примере, показанном на фиг.6, информация, собираемая посредством одного или более датчиков 660, может быть передана через точку 625 соединения звездой, получена посредством фильтра 632 настройки и подана к схеме 640 телеметрии, опционально через полосовой фильтр 633 (и/или полосовой фильтр 643). Система 600 может содержать, например, схему, которая может выдавать одну или несколько команд схеме 650, например, для подачи указаний для измерения одним или более датчиками 660, для передачи данных через схему 650, для работы оборудования, которое может быть функционально связанным с схемой 650, и т.д.

[0085] На фиг.7 изображена примерная схема 650 и примеры одного или более датчиков 660, которые могут быть использованы в системе 600, показанной на фиг.6. Схема 650 содержит электрическое соединение с точкой соединения звездой двигателя, трансформатор 651, преобразователь 652 DC-DC, выпрямитель 655, задающее устройство (драйвер) 656 телеметрии и контроллер 658. В примере, показанном на фиг.7, схема 650 может содержать различные компоненты, такие как диоды (D), диоды Зенера (Z), конденсаторы (C), катушки индуктивности (L), обмотки (W), резисторы (R) и т.д. Диод Зенера Z1 может быть опциональным компонентом.

[0086] Как было указано, схема 650 может работать в режиме N (нормальном) или режиме GF (замыкание на землю), например, относительно точки соединения звездой. В примере, показанном на фиг.6, для режима N функционирование первичной обмотки (W1) трансформатора 651 обеспечивает уменьшение вредного влияния нормальной разбалансировки точки соединения звездой и обеспечивает прохождение сигнала питания DC к преобразователю 652 DC-DC. Преобразователь 652 DC-DC может преобразовать сигнал питания DC и обеспечивать подачу одного или более преобразованных сигналов питания DC к задающему устройству 656 телеметрии, контроллеру 658 и одному или более датчикам 660.

[0087] В примере, показанном на фиг.6, для режима GF, когда имеется анормальнaя непреднамеренная разбалансировка в точке соединения звездой (например, вследствие замыкания на землю), функционирование первичной обмотки (W1) трансформатора 651 обеспечивает уменьшение вредного влияния анормальнoй разбалансировки точки соединения звездой и, кроме того, взаимодействует со вторичной обмоткой (W2) для обеспечения получения выпрямителем 655 соответствующего сигнала питания DC. Как показано на чертеже, имеющая положительную полярность точка ответвления DC выпрямителя 655 электрически соединена с преобразователем 652 DC-DC. Таким образом, если имеет место замыкание на землю, напряжение разбалансировки переменного тока в точке соединения звездой может быть понижено посредством трансформатора 651 и затем выпрямлено посредством выпрямителя 655 для обеспечения подачи соответствующего сигнала питания DC к преобразователю 652 DC-DC, который может обеспечивать подачу одного или нескольких сигналов питания DC к задающему устройству 656 телеметрии, контроллеру 658 и одному или более датчикам 660. Как вариант, выпрямитель 655 (например, опционально со связанной схемой) может обеспечивать подачу сигнала или сигналов питания DC, подходящих для питания задающего устройства 656 телеметрии, контроллера 658 или одного или более датчиков 660 (например, без использования преобразователя 652 DC-DC).

[0088] Задающее устройство 656 телеметрии содержит электрическое соединение с точкой соединения звездой. Информация об измерениях (например, данные) от одного или нескольких датчиков 660 может быть собрана контроллером 658 и закодирована с использованием схемы кодирования. Закодированная информация может быть предоставлена задающему устройству 656 телеметрии, причем схема модуляции обеспечивает модулирование сигнала для переноса закодированной информации и передачи ее через точку соединения звездой электродвигателя. Например, задающее устройство 656 телеметрии может, как вариант или дополнительно, получать информацию от точки соединения звездой. Поскольку такая информация модулирована, закодирована, или модулирована и закодирована, схема 650 может обеспечивать демодуляцию, декодирование или демодуляцию и декодирование.

[0089] Задающее устройство 656 телеметрии может, например, передавать информацию к точке соединения звездой электродвигателя на одной или более частотах (например, приблизительно 10 кГц или более), которые выше частоты сигнала питания, получаемого от источника питания и подаваемого для привода электродвигателя, причем упомянутая частота сигнала питания может быть менее чем приблизительно 100 Гц и находиться, например, в диапазоне приблизительно 30-90 Гц. Например, на электрический двигатель может подаваться мощность, имеющая частоту приблизительно 60 Гц. Например, передаваемые сигналы данных могут быть модулированы с использованием многоканальной частотной модуляции (FSK), мультиплексирования с ортогональным разделением частот (OFDM), или модуляции с фазовым сдвигом (PSK). Например, телеметрия может осуществляться на одной или нескольких частотах, которые могут включать одну или более частот выше приблизительно 5 кГц, одну или более частот выше приблизительно 10 кГц, одну или более частот выше приблизительно 20 кГц, и/или одну или более частот выше приблизительно 30 кГц. В соответствии с некоторыми примерами, телеметрия может осуществляться с использованием двух, трех, четырех, пяти или более чем пяти частот.

[0090] Например, как показано на фиг.7, индуктивно-емкостный контур (LC-контур) может быть образован конденсатором C1 и катушкой индуктивности L1, расположенными, например, между точкой соединения звездой и задающему устройством 656 телеметрии. Такой LC-контур может быть настроен, например, для нисходящей передачи сигналов по стволу скважины, восходящей передачи сигналов по стволу скважины и т.д. Например, один или более компонентов в схеме 650 могут выполнять функцию деления напряжение, например, относительно пути, электрически соединенного с точкой соединения звездой. Например, в сценарии с замыканием на землю в точке соединения звездой может существовать высокое напряжение (например, повышенное напряжение). LC-контур может быть, например, частью делителя напряжения, для того чтобы гарантировать, что напряжение не превышает уровень, который может представлять опасность повреждения схемы (например, задающего устройства 656 телеметрии). Конденсатор C1, например, может быть настроен по уровню напряжения относительно деления напряжения в точке соединения звездой, если, например, напряжение в точке соединения звездой может стать повышенным вследствие замыкания на землю относительно одной или более фаз многофазной системы проведения мощности. Схема может содержать, например, компоненты делителя напряжения, выполненные с возможностью делить напряжение относительно точки соединения звездой, причем задающее устройство телеметрии электрически соединено с точкой соединения звездой по одной ветви, при этом схема, такая как трансформатор, преобразователь DC-DC и т.д., электрически соединена с точкой соединения звездой по другой ветви.

[0091] Система электрического погружного насоса может содержать, например, многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем упомянутый многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, при этом схема телеметрии выполнена с возможностью генерировать телеметрические сигналы AC; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; и фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки выполнен с возможностью пропускать и усиливать телеметрические сигналы AC, генерируемые схемой телеметрии, при этом телеметрические сигналы ACпередаются к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой. В этом случае фильтр настройки может иметь пиковую частоту пропускания, причем пиковая частота пропускания связана с телеметрической частотой для телеметрических сигналов AC. Фильтр настройки (например, один или множество фильтров настройки), может иметь, например, множество пиковых частот пропускания, причем каждая из пиковых частот пропускания связана с соответствующей телеметрической частотой из множества телеметрических частот для телеметрических сигналов AC. Например, если система сконфигурирована для осуществления телеметрии с использованием одного или более из множества телеметрических частот, телеметрия может осуществляться с использованием одного или более из множества телеметрических частот, опционально, раздельно во времени, одновременно и т.д. Например, телеметрия может осуществляться с использованием множества телеметрических частот опционально в режиме без дублирования или с дублированием (например, если информация может отличаться или если информация может быть той же самой для обеспечения качества и/или для других задач).

[0092] Система электрического погружного насоса может содержать, например, линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем. В этом случае линейный заградитель может иметь минимальную подавляемую частоту, например, для ослабления помех, генерируемых силовым приводом, функционально связанным с многофазным силовым кабелем. Например, минимальная подавляемая частота может быть связана с телеметрической частотой для телеметрических сигналов AC. Например, линейный заградитель может иметь импеданс, выбранный таким образом, что он превышает импеданс относительно земли, связанной с силовым приводом, в режиме замыкания на землю, например, если силовой привод функционально связан с многофазным силовым кабелем.

[0093] Линейный заградитель может быть, например, многофункциональным линейным заградителем. Например, линейный заградитель может обеспечивать функцию заграждения, ослабляющую помехи, связанные с силовым приводом, функционально связанным с многофазным силовым кабелем, и функцию высокого импеданса, превышающего импеданс силового привода относительно земли для режима замыкания на землю многофазного силового кабеля.

[0094] Например, схема телеметрии может обеспечивать генерацию телеметрических сигналов AC на частоте, например, превышающей приблизительно 10 кГц. Например, телеметрическая частота может составлять приблизительно 20 кГц или более. Например, схема телеметрии может генерировать телеметрические сигналы в полосе частот, которая может быть охарактеризована, например, средней частотой, целевой частотой и т.д.

[0095] Например, система электрического погружного насоса может содержать полосовой фильтр, который имеет полосу пропускания, включающую телеметрическую частоту для телеметрических сигналов AC (например, генерируемых схемой телеметрии), переносимых по многофазному силовому кабелю.

[0096] Например, схема телеметрии может содержать настроенный индуктивно-емкостный контур (LC-контур), выполненный с возможностью электрического соединения с точкой соединения звездой электродвигателя и, например, с задающим устройством телеметрии схемы телеметрии. Например, схема телеметрии может содержать делитель напряжения, содержащий настроенный LC-контур, выполненный с возможностью электрического соединения с точкой соединения звездой электродвигателя и, например, с задающим устройством телеметрии схемы телеметрии. В этом случае настроенный LC-контур может пропускать телеметрические сигналы (например, сигналы AC) и ограничивать напряжение, действующее на задающее устройство телеметрии в режиме замыкания на землю точки соединения звездой (например, вследствие заземления фазы многофазного силового кабеля, заземления компонента, имеющего электрический контакт с фазой многофазного силового кабеля, и т.д.).

[0097] Например, система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки выполнен с возможностью пропускать и усиливать полосу частот сигналов, передаваемых к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой; и линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем линейный заградитель выполнен с возможностью ослаблять помехи в полосе частот, при этом фильтр линейного заградителя имеет импеданс, который уменьшает потерю полосы частот сигналов в режиме с замыканием на землю. Такая система электрического погружного насоса может содержать, например, схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, причем схема телеметрии выполнена с возможностью генерировать полосу частот сигналов. Такая схема телеметрии может, например, получать мощность через точку соединения звездой.

[0098] Например, система электрического погружного насоса может содержать один или более насосов, функционально связанных с многофазным электрическим двигателем, причем многофазный электрический двигатель получает мощность через многофазный силовой кабель. Такая система может включать фильтр настройки и линейный заградитель, например, для улучшения работы схемы телеметрии. В этом случае фильтр настройки может увеличивать амплитуду телеметрического сигнала, а линейный заградитель может ослаблять помехи, например, генерируемые силовым приводом, соединенным с многофазным силовым кабелем. Кроме того, в этом случае линейный заградитель может иметь импеданс, который является достаточно высоким, чтобы избегать потери телеметрических сигналов в режиме замыкания на землю.

[0099] На фиг.8 изображены некоторые примерные сценарии 600, которые могут быть проиллюстрированы, например, в отношении систем 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500 и 1600, показанных соответственно на фиг. 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16.

[0100] Например, система 900 может содержать фильтр 932 настройки для выполнения телеметрии, система 1000 может содержать линейный заградитель 1016 и фильтр 1032 настройки для выполнения телеметрии, система 1100 может содержать фильтр 1132 настройки для выполнения телеметрии, система 1200 может содержать линейный заградитель 1216 и фильтр 1232 настройки для выполнения телеметрии, система 1300 может содержать линейный заградитель 1316 и фильтр 1332 настройки для выполнения телеметрии, система 1400 может содержать линейный заградитель 1416 и фильтр 1432 настройки для выполнения телеметрии, и система 1500 может содержать линейный заградитель 1516 и фильтр 1532 настройки для выполнения телеметрии. Одна или более систем 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500 могут содержать, например, полосовой фильтр (см., например, фильтр 633, показанный на фиг.6).

[0101] Система может содержать, например, многофазный силовой кабель, многофазный электрический двигатель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, точку соединения звездой, схему, функционально связанную с точкой соединения звездой, фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, и схему телеметрии, функционально связанную с фильтром настройки и выполненную с возможностью получения информации от схемы, функционально связанной с точкой соединения звездой. Кроме того, такая система может содержать, например, линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем. Что касается многофазного силового кабеля в этом случае, фильтр настройки может быть функционально связан с силовым кабелем, находящимся между линейным заградителем и точкой соединения звездой.

[0102] Например, система может быть системой ЭПН, установленной в окружающей среде, например, для перекачки текучей среды. Как показано на фиг.6, система 600 может содержать, например, насос и другие компоненты, которые образуют ЭПН, при этом электрический двигатель 615, например, является электрическим двигателем ЭПН. Системы 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500 и 1600 могут быть системами ЭПН.

[0103] Например, система может содержать фильтр настройки и, опционально, линейный заградитель, который может обеспечивать эффективную передачу данных (например, данных, команд и т.д.) к оборудованию и/или от оборудования, функционально связанного с точкой соединения звездой электродвигателя, который может быть электрическим двигателем ЭПН. Такая система может обеспечивать эффективный обмен данными даже при наличии замыкания на землю (например, полного или частичного), шумной поверхностной системы привода с переменной скоростью с PWM, и/или фильтра нагрузки.

[0104] Как уже упоминалось, в системе ЭПН может быть установлен фильтр нагрузки для фильтрования помех, генерируемых приводом с регулируемой скоростью. Для многофазной системы, имеющей три фазы, фильтр нагрузки может содержать, например, три конденсатора большой емкости и высокого напряжения, соединенных треугольником или звездой по трехфазной схеме. Такой фильтр нагрузки может обеспечивать фильтрование сигналов AC с частотой выше приблизительно 500 Гц.

[0105] Например, в условиях замыкания на землю одна или более фаз, функционально связанных с фильтром нагрузки, могут стать соединенными с землей (например, через шасси и т.д.). В этом случае фильтр нагрузки может стать путем с низким импедансом (например, закороченным контуром) в отношении сигналов AC, которые могут присутствовать в многофазном кабеле, функционально связанном с фильтром нагрузки. Поскольку способ выполнения телеметрии может включать генерацию сигналов AC и передачу таких сигналов AC через многофазный силовой кабель, при наличии в фильтре нагрузки пути с низким импедансом вследствие замыкания на землю сигналы AC могут быть потеряны, что, в свою очередь, может сделать упомянутый способ выполнения телеметрии неработоспособным (например, восходящие сигналы AC, сигналы данных и т.д. могут быть потеряны).

[0106] В различных системах, содержащих линейный заградитель, линейный заградитель может обеспечивать изолирование фильтра нагрузки от сигналов AC, (например, телеметрических сигналов), утекающих на землю (например, через шасси и т.д.). Например, линейный заградитель может быть функционально связан с многофазным силовым кабелем, находящимся между фильтром нагрузки и точкой соединения звездой электродвигателя таким образом, что обеспечивается изолирование фильтра нагрузки при наличии замыкания на землю. В этом случае, благодаря использованию линейного заградителя сигналы AC могут быть отведены от многофазного силового кабеля, например, с использованием фильтра настройки, который может затем обеспечить подачу обработанных сигналов AC к схеме телеметрии. Соответственно, даже при наличии фильтра нагрузки в системе, в которой произошло замыкание на землю, выполнение телеметрии на основе сигналов AC может быть продолжено благодаря использованию линейного заградителя.

[0107] Например, в системе может иметься большое количество помех PWM, например, производимых приводом с переменной скоростью. Система может содержать, например, линейный заградитель, который настроен на одну частоту или на множество полос частот, которые могут быть выбраны для переноса сигналов AC на частотах в пределах этих полос. В этом случае линейный заградитель может быть настроен таким образом, чтобы обеспечивалась эффективная блокировка или ослабление помех в определенной полосе частот или в множестве полос частот, которые были выбраны для одного или множества каналов связи.

[0108] Например, система может содержать фильтр настройки. Как показано в примере на фиг.6 (см., например, фильтр 632 настройки и его компоненты), фильтр настройки может быть полосовым фильтром или может содержать полосовой фильтр, например, пропускающий и усиливающий сигналы AC в пределах выбранной полосы или выбранных полос частот и при этом эффективно блокирующий или ослабляющий другие сигналы за границами выбранной полосы или выбранных полос.

[0109] Например, система может содержать линейный заградитель и фильтр настройки. Такая система может обеспечивать эффективную и экономичную телеметрию, например, для скважинного оборудования, даже при наличии замыкания на землю, сильных помех, генерируемых приводом с регулируемой скоростью, и фильтра нагрузки.

[0110] Примерная система 900, изображенная на фиг.9, содержит распределительный щит 910, силовой кабель 911, повышающий трансформатор 912, электрический двигатель 915, точку 925 соединения звездой, дроссель 930 DC, фильтр 932 настройки, схему 940 телеметрии, схему 950 и один или более датчиков 960. Различные аспекты системы 900 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. Поскольку в системе 900 распределительный щит 910 обеспечивает относительно чистый синусоидальный сигнал (например, трехфазный сигнал напряжением 480 В), помехи могут быть минимальными, и поэтому телеметрия может осуществляться без выполнения линейного заградителя, такого как линейный заградитель 616, показанный на фиг.6. В примере на фиг.9 фильтр 932 настройки может улучшать телеметрию, если он, например, настроен на одну или на несколько частот (например, на дискретные частоты или на полосу частот) для осуществления телеметрии на основе сигналов AC. Поскольку в системе 900, где происходит замыкание на землю, отсутствует фильтр нагрузки, система 900 может обеспечивать выполнение телеметрии на основе сигналов AC.

[0111] Примерная система 1000, изображенная на фиг.10, содержит VSD 1010 с PWM без фильтра синусоидального сигнала (SWF), силовой кабель 1011, повышающий трансформатор 1012, фильтр 1014 нагрузки (см., например, фильтр 614 нагрузки, показанный на фиг.6), электрический двигатель 1015, линейный заградитель 1016, точку 1025 соединения звездой, дроссель 1030 DC, фильтр 1032 настройки, схему 1040 телеметрии, схему 1050 и один или более датчиков 1060. Различные аспекты системы 1000 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. В системе 1000 фильтр 1040 нагрузки может обеспечивать фильтрование помех, которые может генерировать VSD 1010 с PWM, и смещать резонанс компонентов подачи мощности, например, смещать частоту свободных колебаний вниз и удалять ее от частот, на которых желательно выполнять телеметрию на основе сигналов AC. Поскольку присутствует фильтр 1014 нагрузки, из-за которого может возникать опасность отвода сигналов AC по пути с низким импедансом при возникновении замыкания на землю, предусмотрен линейный заградитель 1016, который обеспечивает возможность выполнения телеметрии на основе сигналов AC при наличии замыкания на землю. В примере на фиг.10 фильтр 1032 настройки может улучшать телеметрию, например, если он настроен на одну или более частот (например, на дискретные частоты или на полосу частот) для выполнения телеметрии на основе сигналов AC.

[0112] Примерная система 1100, изображенная на фиг.11, содержит привод 1110 низкого напряжения (LVD) с фильтром синусоидального сигнала (SWF), силовой кабель 1111, повышающий трансформатор 1112, электрический двигатель 1115, точку 1125 соединения звездой, дроссель 1130 DC, фильтр 1132 настройки, схему 1140 телеметрии, схему 1150 и один или более датчиков 1160. Различные аспекты системы 1100 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. Поскольку в системе 1100 приемлемая синусоидальная волна может быть обеспечена SWF блока 1110 LVD и поскольку повышающий трансформатор 1112 может обеспечивать устранение помех и проблем с замыканием на землю, помехи могут быть минимальными, и поэтому телеметрия может осуществляться без выполнения линейного заградителя, такого как линейный заградитель 616, показанный на фиг.6. Например, система 1100, показанная на фиг.11, может иметь частоту свободных колебаний приблизительно 2,2 кГц, причем батарея нагрузочных конденсаторов блока 1110 LVD обеспечивает смещение резонансной частоты с понижением ее до приблизительно 500 Гц (например, на вторичной обмотке LC-фильтра, формирующего SWF). В примерной системе 1100, в которой батарея нагрузочных конденсаторов развязана относительно силового кабеля 1111 и различных других компонентов повышающим трансформатором 1112, и в которой возможно возникновение замыкания на землю, схема блока 1110 LVD не может влиять на сигналы AC, которые могут использоваться для телеметрии.

[0113] В примере, показанном на фиг.11, фильтр 1132 настройки может улучшать телеметрию, если он, например, настроен на одну или множество частот (например, на дискретные частоты или на полосу частот) для выполнения телеметрии на основе сигналов AC. Поскольку в системе 1100, в которой происходит замыкание на землю, отсутствует фильтр нагрузки, или поскольку различные контуры блока 1110 LVD развязаны благодаря месту установки повышающего трансформатора 1112, система 1100 может обеспечивать выполнение телеметрии на основе сигналов AC.

[0114] Примерная система 1200, изображенная на фиг.12, содержит блок 1210 VSD низкого напряжения с PWM без фильтра синусоидального сигнала (SWF), силовой кабель 1211, повышающий трансформатор 1212, электрический двигатель 1215, линейный заградитель 1216, точку 1025 соединения звездой, дроссель 1230 DC, фильтр 1232 настройки, схему 1240 телеметрии, схему 1250 и один или более датчиков 1260. Различные аспекты системы 1200 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. Как показано на чертеже, система 1200 не содержит фильтр нагрузки, такой как фильтр 614 нагрузки, показанный на фиг.6.

[0115] Для системы 1200 линейный заградитель 1216 может быть выполнен с основанием, которое имеет размеры порядка приблизительно один метр на один метр или менее. Например, линейный заградитель 1216 может ослаблять помехи от первичного контура, например, во избежание негативного влияния помех на телеметрические сигналы.

[0116] Примерная система 1300, изображенная на фиг.13, содержит привод 1310 среднего напряжения (MVD) с фильтром синусоидального сигнала (SWF), силовой кабель 1311, повышающий трансформатор 1312 (расположенный перед MVD 1310), электрический двигатель 1315, линейный заградитель 1316, точку 1325 соединения звездой, дроссель 1330 по DC, фильтр 1332 настройки, схему 1340 телеметрии, схему 1350 и один или более датчиков 1360. Различные аспекты системы 1300 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. В системе 1300 повышающий трансформатор 1312 может обеспечивать отделение по меньшей мере некоторых помех в линии перед поступлением на вход 1310 MVD, который может быть приводом 4,16 кВ с трехфазным синусоидальным сигналом. Если помехи находятся на допустимом уровне (например, на частоте приблизительно 21 кГц или другой высокой частоте или частотах, которые могут быть обеспечены для выполнения телеметрии на основе сигналов AC), система 1300 может осуществлять телеметрию опционально без линейного заградителя, такого как линейный заградитель 616, показанный на фиг.6. Однако, если происходит замыкание на землю, компоненты MVD 1312 могут обеспечивать путь или пути с низким импедансом, по которым могут отводиться сигналы AC при частоте или частотах выполнения телеметрии. Соответственно, система 1300 содержит линейный заградитель 1316, который может обеспечивать выполнение телеметрии на основе сигналов AC при наличии замыкания на землю. В примере, показанном на фиг.13, фильтр 1332 настройки может улучшать телеметрию, если он, например, настроен на одну или множество частот (например, на дискретные частоты или полосу частот) для выполнения телеметрии на основе сигналов AC.

[0117] Примерная система 1400, изображенная на фиг.14, содержит привод 1410 среднего напряжения (MVD) без фильтра синусоидального сигнала (SWF), силовой кабель 1411, повышающий трансформатор 1412 (расположенный перед MVD 1410), электрический двигатель 1415, линейный заградитель 1416, точку 1425 соединения звездой, дроссель 1430 DC, фильтр 1432 настройки, схему 1440 телеметрии, схему 1450 и один или более датчиков 1460. Различные аспекты системы 1400 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. В системе 1400 повышающий трансформатор 1412 может обеспечивать отделение по меньшей мере некоторых помех в линии перед поступлением на вход 1410 MVD, который может быть приводом 4,16 кВ с трехфазным синусоидальным сигналом. Если помехи находятся на допустимом уровне (например, на частоте приблизительно 21 кГц или другой высокой частоте или частотах, которые могут быть обеспечены для выполнения телеметрии на основе сигналов AC), система 1400 может осуществлять телеметрию опционально без линейного заградителя, такого как линейный заградитель 616, показанный на фиг.6. Однако, если происходит замыкание на землю, компоненты MVD 1412 могут обеспечивать путь или пути с низким импедансом, по которым могут отводиться сигналы AC при частоте или частотах выполнения телеметрии. Соответственно, система 1400 содержит линейный заградитель 1416, который может обеспечивать выполнение телеметрии на основе сигналов AC при наличии замыкания на землю. В примере, показанном на фиг.14, фильтр 1332 настройки может улучшать телеметрию, если он, например, настроен на одну или множество частот (например, на дискретные частоты или полосу частот) для выполнения телеметрии на основе сигналов AC.

[0118] Примерная система 1500, изображенная на фиг.15, содержит привод 1510 среднего напряжения (MVD) без PWM, силовой кабель 1511, повышающий трансформатор 1512 (расположенный перед MVD 1510), электрический двигатель 1515, линейный заградитель 1516, точку 1525 соединения звездой, дроссель 1530 DC, фильтр 1532 настройки, схему 1540 телеметрии, схему 1550 и один или более датчиков 1560. Различные аспекты системы 1500 могут быть проиллюстрированы, например, в отношении системы 600, показанной на фиг.6 и 7. В системе 1500 повышающий трансформатор 1512 может обеспечивать отделение по меньшей мере некоторых помех в линии перед поступлением на вход 1510 MVD, который может быть приводом 4,16 кВ с трехфазным синусоидальным сигналом. Если помехи находятся на допустимом уровне (например, на частоте приблизительно 21 кГц или другой высокой частоте или частотах, которые могут быть обеспечены для выполнения телеметрии на основе сигналов AC), система 1500 может осуществлять телеметрию опционально без линейного заградителя, такого как линейный заградитель 616, показанный на фиг.6. Однако, если происходит замыкание на землю, компоненты MVD 1512 могут обеспечивать путь или пути с низким импедансом, по которым могут отводиться сигналы AC при частоте или частотах выполнения телеметрии. Соответственно, система 1500 содержит линейный заградитель 1516, который может обеспечивать выполнение телеметрии на основе сигналов AC при наличии замыкания на землю (например, чтобы смягчить последствия замыкания на землю). В примере, показанном на фиг.15, фильтр 1532 настройки может улучшать телеметрию, если он, например, настроен на одну или множество частот (например, на дискретные частоты или полосу частот) для выполнения телеметрии на основе сигналов AC.

[0119] Например, если сравнивать MVD и LVD, сторона выхода MVD может содержать схему привода с синусоидальным сигналом, а сторона входа может содержать разделительный трансформатор (на стороне первичного контура), при этом сторона выхода LVD может содержать разделительный трансформатор (см., например, систему 1100 LVD, показанную на фиг.11, и систему 1300 MVD, показанную на фиг.13). Например, если MVD содержит схему привода с синусоидальным сигналом на стороне выхода без разделительного трансформатора на стороне выхода (например, на стороне вторичного контура), телеметрический сигнал может быть подвержен воздействию схемы с синусоидальным сигналом и может быть "отведен", если имеется замыкание на землю.

[0120] Численное моделирование системы продемонстрировало, что линейный заградитель, например, может уменьшать помехи на частоте приблизительно 20 кГц (например, приблизительно на -20 дБ), и что фильтр настройки может улучшать сигнал на частоте приблизительно 20 кГц (например, приблизительно на + 30 дБ). В этом случае система содержала полосовой фильтр со средней частотой приблизительно 20 кГц и частотным диапазоном приблизительно 4 кГц. Например, телеметрия может выполняться с использованием более чем одной частоты (например, двух или более частот), причем выполнение телеметрии может быть продолжено (например, для одной или более частот) при наличии замыкания на землю (например, с обеспечением приблизительно такого же сигнала, как сигнал в случае отсутствия замыкания на землю). Испытания созданной системы с фильтром нагрузки, линейным заградителем и фильтром настройки продемонстрировали, что выполнение телеметрии при частоте приблизительно 20 кГц с сигналами двойной амплитуды приблизительно 10 В может быть продолжено при наличии замыкания на землю. В этой созданной системе схема (например, измерительный прибор) принимала питание DC при наличии замыкания на землю.

[0121] Различные контуры могут быть выполнены, например, как компонент или компоненты оборудования. Например, линейный заградитель может быть выполнен в сервисном кожухе, имеющем площадь основания приблизительно метр на метр. Например, различные контуры могут быть включены в привод. Например, линейный заградитель 1316 системы 1300, показанной на фиг.13, может быть включен в сервисный кожух для MVD 1310 (например, привод с интегрированным линейным заградителем).

[0122] На фиг.16 изображено примерное устройство 1600, содержащее блок 1610 VSD, силовой кабель 1611, повышающий трансформатор 1612, электрический двигатель 1615, точку 1625 соединения звездой, схему 1630 и схему 1650, функционально связанную с точкой 1625 соединения звездой.

[0123] Система 1600 может быть сконфигурирован, например, таким образом, что разбалансировкой напряжений в точке 1625 соединения звездой можно управлять, например, посредством схемы 1630, функционально связанной с по меньшей мере одной из фаз многофазного кабеля 1611. Как было указано, схема 1630 выполнена с возможностью соединения линии с землей, что, например, может, в свою очередь, вызывать разбалансировку в точке 1625 соединения звездой. В таком примере разбалансировка может считаться намеренной и может приводить к увеличению или уменьшению напряжения в точке 1625 соединения звездой. Например, схема 1650 может быть выполнена с обеспечением обнаружения увеличения, уменьшения или увеличения и уменьшения напряжения в точке 1625 соединения звездой. Несмотря на то что на фиг.16 проиллюстрирован определенный компонент контура, могут быть использованы различные типы контуров, компонентов контура и т.д. для функционального создания разбалансировки в одной или нескольких фазах многофазного кабеля, чтобы тем самым управлять напряжением в точке соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, схемой 1630 могут быть созданы один или более шаблонов, которые могут включать шаблоны команд, шаблоны инструкций и т.д. Например, шаблон может содержать заголовок, заключительную часть, сообщение и т.д. Например, шаблон может быть передан с использованием частоты, отличной от основной частоты многофазного электродвигателя (например, частоты меньше приблизительно 30 Гц, частоты больше приблизительно 90 Гц и т.д.).

[0124] Например, способ может включать разбалансировку модуляции в точке соединения звездой (например, в точке, где соединены несколько фаз многофазного электродвигателя). В этом случае способ может включать информацию о передаче, опционально, с использованием одной или нескольких технологий (например, множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) и т.д.). Например, способ может включать передачу прерывания, например, если разбалансировка вызывает запуск процесс установления связи. Например, прерывание может быть основанием, поводом и т.д., обеспечивающим возможность переключения схемы в режим прослушивания (например, режим приема) или в другой режим.

[0125] Например, способ может включать разбалансировку модуляции в точке соединения звездой. В этом случае схема, соединенная с точкой соединения звездой, может обеспечивать обнаружение шаблонов. Например, такая схема может обеспечивать опрашивание с частотой опроса приблизительно 225 Гц. Такое опрашивание может быть управляемым, например, для обеспечения согласования с запланированной разбалансировкой модуляции.

[0126] На фиг.17 изображен примерный способ 1700, который включает блок 1710 разбалансировки для создания разбалансировки в точке соединения звездой, блок 1720 обнаружения для обнаружения разбалансировки в точке соединения звездой и блок 1730 настройки для настройки режима схемы, например, чувствительного к обнаружению разбалансировки в точке соединения звездой. Например, блок 1710 разбалансировки может быть соединен с одним или множеством блоков 1712 и 1714 инициирования, например, для инициирования посредством контроллера или для инициирования в ручном режиме (например, оператором). Например, блок 1720 обнаружения может быть соединен с блоком 1722 сравнения, например, для сравнения значения напряжения в точке соединения звездой с одним или множеством пороговых значений. Например, блок 1730 настройки может быть соединен с блоками 1732, 1734, 1736, 1738 различных режимов, например, для перехода в режим или из режима прослушивания, передачи, измерения либо в/из один/одного или более других режимов.

[0127] Например, система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом и содержащий точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой; и схему разбалансировки, соединенную с схемой телеметрии и с многофазным силовым кабелем для создания разбалансировки в точке соединения звездой в соответствии с телеметрическим протоколом. В этом случае телеметрический протокол может определять команды для подачи указаний схеме телеметрии, например, команды могут включать команду измерения, запускающую измерение посредством датчика, функционально связанного с схемой телеметрии, команду передачи, запускающую генерирование телеметрических сигналов схемой телеметрии, и т.д.

[0128] На фиг.18 изображен примерный фильтр 1832 настройки и график 1834 частотной характеристики (например, зависимость амплитуды сигнала от частоты) и примерный график 1836 частотной характеристики, например, для одного или множества фильтров настройки, которые могут быть сконфигурированы в отношении множества частот настройки (например, множества пиковых частот пропускания). На фиг.19 изображен примерный линейный заградитель 1916 и график 1920 частотной характеристики (например, зависимость амплитуды сигнала от частоты) и примерный график 1922 частотной характеристики, например, для одного или множества линейных заградителей, которые могут быть сконфигурированы в отношении множества подавляемых частот (например, множества пиковых подавляемых частот). На фиг.20 изображен примерный полосовой фильтр 2017 и график 2019 частотной характеристики (например, зависимость амплитуды сигнала от частоты) и примерный график 2021 частотной характеристики, например, для одного или множества полосовых фильтров, которые могут быть сконфигурированы в отношении множества полос пропускания (например, множества пиковых полос пропускания, которые могут быть средними частотами для отдельных полос пропускания).

[0129] На фиг.21 изображены примерные графики 2110 и 2130 процессов передачи в системе, содержащей фильтр 1832 настройки, линейный заградитель 1916 и полосовой фильтр 2017. График 2110 соответствует режиму без замыкания на землю, в то время как график 2130 соответствует режиму с замыканием на землю. Как показано на чертеже, благодаря использованию таких компонентов как фильтр 1832 настройки, линейный заградитель 1916 и полосовой фильтр 2017 выполнение телеметрии может быть продолжено при наличии замыкания на землю. Например, различные компоненты могут быть выполнены с обеспечением телеметрии на множестве частот (см., например, примерные графики 1836, 1922 и 2021).

[0130] Например, система может обеспечивать выполнение телеметрии с использованием частоты (например, частоты приблизительно 10 кГц или более), которая обеспечивает более высокий частотный диапазон и которая может находиться вдали от помех, создаваемых ЭПН. В такой системе схема может получать питание от источника DC в режиме без замыкания на землю, тогда как в режиме с замыканием на землю такая схема может получать мощность благодаря наличию разбалансировки напряжения в точке соединения звездой электродвигателя. Например, такая схема может быть соединена с датчиком или датчиками, причем измеряемая информация может быть передана с использованием одного или более способов телеметрии (посредством телеметрического сигнала). Например, приемник может содержать фильтр настройки, причем даже в сценариях с сильным ослаблением телеметрического сигнала (например, вследствие больших длин кабеля) телеметрический сигнал может быть восстановлен.

[0131] Например, способ может включать работу электрического погружного насоса благодаря подаче питания к электродвигателю для вращения вала, причем рабочие колеса насоса функционально связаны с валом. В этом случае способ может включать передачу информации с использованием телеметрии, причем такую телеметрию осуществляют по меньшей мере частично посредством силового кабеля, функционально связанного с электрическим двигателем.

[0132] Например, один или более модулей управления (например, для контроллера, такого как контроллер 230, контроллер 250 и т.д.) могут обеспечивать управление ЭПН (например, двигателем и т.д.) на основе, по меньшей мере частично, информации относительно одного или множества контуров текучей среды, которые могут иметься между ступенями насоса. Например, одна или более операций, такие как устранение обратного вращения, загрязнения песком, помпажа и газовых пробок, или другие операции могут быть выполнены таким образом, что они будут затрагивать один или более контуров текучей среды (что, например, обеспечивается диффузорами и отверстиями гидравлической муфты). Например, контроллер может управлять ЭПН на основе одной или нескольких оценок давления для контура или контуров текучей среды (например, во время запуска, переходных процессов, изменения условий и т.д.), если контур или контуры текучей среды, например, обеспечивают уравновешивание осевого усилия.

[0133] Например, один или более описанных здесь способов могут включать связанные блоки машиночитаемых устройств хранения информации (CRM). Такие блоки могут содержать инструкции, которые предназначены для выполнения одним или несколькими процессорами (или ядрами) для выдачи указаний вычислительному устройству или вычислительной системе для выполнения одного или более действий. Например, оборудование может включать процессор (например, микроконтроллер и т.д.) и запоминающее устройство в качестве устройства хранения информации для хранения инструкций, предназначенных для выполнения процессором. В этом случае выполнение инструкций может, в том числе, приводить к выполнению оборудованием одного или более действий (например, для измерений, телеметрии и т.д.).

[0134] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, одно или более машиночитаемых устройств хранения информации могут содержать предназначенные для выполнения компьютером инструкции для выдачи указаний вычислительной системе выдавать информацию для управления процессом. Например, такие инструкции могут обеспечивать выдачу данных для процесса измерения, процесса впрыска, процесса бурения, процесса извлечения, процесса экструзии, процесса насосной подачи, процесса нагрева и т.д.

[0135] На фиг.22 изображены компоненты вычислительной системы 2200 и сетевой системы 2210. Система 2200 содержит один или более процессоров 2202, компоненты 2204 накопления и/или хранения данных, одно или более устройств 2206 ввода и/или вывода, и шину 2208. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, инструкции могут храниться в одном или нескольких машиночитаемых устройствах хранения информации (например, компонентах 2204 накопления и/или хранения данных). Такие инструкции могут быть считаны одним или несколькими процессорами (например, процессором (процессорами) 2202) через канал связи (например, шину 2208), который может быть проводным или беспроводным. Упомянутые один или более процессоров могут выполнять такие инструкции для выполнения (полностью или частично) одного или более характерных действий (например, как часть способа). Пользователь может просматривать выходные сигналы процесса и взаимодействовать с процессом через устройство ввода/вывода (например, устройство 2206). В соответствии с вариантом осуществления изобретения, машиночитаемое устройство хранения информации может быть компонентом накопления данных, таким как физическое запоминающее устройство, например, чип, блок чипов, карта памяти, и т.д.

[0136] В соответствии с вариантом осуществления изобретения, компоненты могут быть распределенными, такими как в сетевой системе 2210. Сетевая система 2210 содержит компоненты 2222-1, 2222-2, 2222-3... 2222-N. Например, компоненты 2222-1 могут содержать процессор(ы) 802, в то время как компонент(ы) 2222-3 может (могут) содержать запоминающее устройство, доступное для процессора (процессоров) 2202. Кроме того, компонент(ы) 2202-2 может (могут) содержать устройство ввода/вывода для отображения и, опционально, для взаимодействия со способом. Сеть может быть сетью Интернет, интранет, сетью сотовой связи, сетью спутниковой связи и т.д, или может содержать такие сети.

Заключение

[0137] Несмотря на то что выше были описаны подробно только несколько примеров, специалистам в данной области должно быть понятно, что в примерах возможны многие модификации. Соответственно, предполагается, что все такие модификации включены в рамки данного описания, как это определено в следующей формуле изобретения. Предполагается, что часть формулы изобретения, в которой заявлены средства и функции, покрывает конструкции, описанные в данном описании в виде выполнения указанных функций, причем не только конструктивные эквиваленты, но и эквивалентные конструкции. Таким образом, несмотря на то что, например, гвоздь и винт не могут являться конструктивными эквивалентами, поскольку для скрепления вместе деревянных частей в гвозде используется цилиндрическая поверхность, а в винте - винтовая поверхность, в технике скрепления деревянных частей гвоздь и винт могут быть эквивалентными конструкциями. Заявитель намеренно не прибегает к положениям, изложенным в ст. 35 свода законов США (U.S.C.), пар. 112, абз. 6 в отношении каких-либо ограничений притязаний по пунктам формулы изобретения, за исключением тех случаев, когда в пункте формулы слова «средство для» недвусмысленно используются вместе с соответствующей функцией.

Claims

1. Система электрического погружного насоса, содержащая:

многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой;

схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, причем схема телеметрии генерирует телеметрические сигналы AC;

многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; и

фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки пропускает и усиливает телеметрические сигналы AC, генерируемые схемой телеметрии, при этом телеметрические сигналы AC передаются к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой.

2. Система электрического погружного насоса по п. 1, в которой фильтр настройки имеет пиковую частоту пропускания, при этом пиковая частота пропускания связана с телеметрической частотой для телеметрических сигналов AC.

3. Система электрического погружного насоса по п. 2, в которой фильтр настройки имеет множество пиковых частот пропускания, причем каждая из пиковых частот пропускания связана с соответствующей телеметрической частотой из множества телеметрических частот для телеметрических сигналов AC.

4. Система электрического погружного насоса по п. 1, содержащая линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем.

5. Система электрического погружного насоса по п. 4, в которой линейный заградитель имеет минимальную подавляемую частоту для ослабления помех, генерируемых силовым приводом, функционально связанным с многофазным силовым кабелем.

6. Система электрического погружного насоса по п. 4, в которой минимальная подавляемая частота связана с телеметрической частотой для телеметрических сигналов AC.

7. Система электрического погружного насоса по п. 4, в которой линейный заградитель имеет импеданс, выбранный таким образом, что он превышает импеданс относительно земли, связанный с силовым приводом в режиме замыкания на землю, причем силовой привод функционально связан с многофазным силовым кабелем.

8. Система электрического погружного насоса по п. 4, в которой линейный заградитель имеет функцию заграждения, ослабляющую помехи, связанные с силовым приводом, функционально связанным с многофазным силовым кабелем, и функцию высокого импеданса, превышающего импеданс силового привода относительно земли для режима замыкания на землю многофазного силового кабеля.

9. Система электрического погружного насоса по п. 1, в которой схема телеметрии имеет частоту для телеметрических сигналов AC, превышающую приблизительно 10 кГц.

10. Система электрического погружного насоса по п. 1, содержащая полосовой фильтр, который имеет полосу пропускания частот, содержащую телеметрическую частоту для телеметрических сигналов AC.

11. Система электрического погружного насоса по п. 1, в которой схема телеметрии содержит настроенный LC-контур, электрически соединенный с точкой соединения звездой и с задающим устройством телеметрии.

12. Система электрического погружного насоса по п. 1, в которой схема телеметрии содержит делитель напряжения, содержащий настроенный LC-контур, электрически соединенный с точкой соединения звездой и с задающим устройством телеметрии, причем настроенный LC-контур пропускает телеметрические сигналы AC и действует, чтобы ограничивать напряжение, действующее на задающее устройство телеметрии в режиме замыкания на землю точки соединения звездой.

13. Система электрического погружного насоса, содержащая:

многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем;

фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки пропускает и усиливает полосу частот сигналов, передаваемых к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой; и

линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем линейный заградитель ослабляет помехи в полосе частот и при этом фильтр линейного заградителя имеет импеданс, уменьшающий потерю полосы частот сигналов в режиме системы с замыканием на землю.

14. Система электрического погружного насоса по п. 13, дополнительно содержащая схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, причем схема телеметрии генерирует полосу частот сигналов.

15. Система электрического погружного насоса по п. 14, в которой схема телеметрии получает питание через точку соединения звездой.

16. Система электрического погружного насоса по п. 13, дополнительно содержащая насос.

17. Система электрического погружного насоса, содержащая:

многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный электрический двигатель содержит точку соединения звездой;

схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой; и

схему разбалансировки, соединенную со схемой телеметрии и с многофазным силовым кабелем для разбалансировки точки соединения звездой согласно телеметрическому протоколу.

18. Система электрического погружного насоса по п. 17, в которой телеметрический протокол содержит командный протокол для команд, выдающих указания схеме телеметрии.

19. Система электрического погружного насоса по п. 18, в которой команды содержат команду измерения, запускающую измерение посредством датчика, функционально связанного со схемой телеметрии.

20. Система электрического погружного насоса по п. 18, в

которой команды содержат команду передачи, запускающую генерирование телеметрических сигналов схемой телеметрии.