RU2684535C1 - Telemetric information transmission system and submerged module - Google Patents
Telemetric information transmission system and submerged module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684535C1 RU2684535C1 RU2018115373A RU2018115373A RU2684535C1 RU 2684535 C1 RU2684535 C1 RU 2684535C1 RU 2018115373 A RU2018115373 A RU 2018115373A RU 2018115373 A RU2018115373 A RU 2018115373A RU 2684535 C1 RU2684535 C1 RU 2684535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- information
- power supply
- module
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- MXBCYQUALCBQIJ-RYVPXURESA-N (8s,9s,10r,13s,14s,17r)-13-ethyl-17-ethynyl-11-methylidene-1,2,3,6,7,8,9,10,12,14,15,16-dodecahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-ol;(8r,9s,13s,14s,17r)-17-ethynyl-13-methyl-7,8,9,11,12,14,15,16-octahydro-6h-cyclopenta[a]phenanthrene-3,17-diol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1.C1CC[C@@H]2[C@H]3C(=C)C[C@](CC)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 MXBCYQUALCBQIJ-RYVPXURESA-N 0.000 claims description 21
- VDYQCGZDQGNKFI-UHFFFAOYSA-N methyl 2-(4-azidophenyl)ethanimidate;hydrochloride Chemical compound Cl.COC(=N)CC1=CC=C(N=[N+]=[N-])C=C1 VDYQCGZDQGNKFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 102100022704 Amyloid-beta precursor protein Human genes 0.000 description 4
- 101000823051 Homo sapiens Amyloid-beta precursor protein Proteins 0.000 description 4
- DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N amyloid-beta polypeptide 42 Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)[C@@H](C)CC)C(C)C)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)[C@H](CC=1N=CNC=1)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC=1C=CC=CC=1)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C(C)C)C(C)C)C1=CC=CC=C1 DZHSAHHDTRWUTF-SIQRNXPUSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000008672 reprogramming Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения относятся к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам и устройствам приема/передачи информации и электрической энергии к исполнительным приборам и механизмам при эксплуатации скважин для добычи флюида (многофазной среды - смеси нефти, попутной воды и попутного газа), обслуживания и исследования скважин.The proposed technical solutions relate to the oil industry, namely, systems and devices for receiving / transmitting information and electrical energy to actuators and mechanisms during well operation for extracting fluid (multiphase medium - a mixture of oil, associated water and associated gas), well maintenance and research .
Известно Устройство погружной телеметрии (патент №2272996, ЗАО "ЭЛЕКТОН", опубл. 27.03.2006), содержащее LC-фильтр, полупроводниковый диод, токовый делитель, источник питания, коммутатор, различного рода датчики. Устройство позволяет исключить температурную зависимость параметров элементов устройства, например, при перенапряжениях, возникающих при однофазных коротких замыканиях (КЗ), а также при испытаниях погружного электродвигателя и погружного кабеля мегомметром. Защита обеспечивается двухзвенным LC-фильтром и варистором, последовательно подключенными к входу устройства. Недостатком устройства является недостаточная скорость передачи измеряемых параметров, обусловленная большой постоянной времени нарастания LC-фильтра.It is known a Submersible telemetry device (patent No. 2272996, CJSC "ELECTON", published on March 27, 2006), containing an LC filter, a semiconductor diode, a current divider, a power source, a switch, and various types of sensors. The device allows to exclude the temperature dependence of the parameters of the device elements, for example, when overvoltages occurring during single-phase short circuits (CZ), as well as when testing a submersible electric motor and immersion cable with a megohmmeter. Protection is provided by a two-stage LC filter and varistor connected in series to the input of the device. The disadvantage of this device is the lack of transmission speed of the measured parameters, due to the large time constant of the rise of the LC filter.
Известно также Устройство погружной телеметрии (патент №2624624, ООО «Эталон-Центр», опубл. 04.07.2017), содержащее коммутирующий элемент, присоединенный своим первым входом к выходу микропроцессорного устройства, а выходом к последовательной цепи из нагрузочного резистора и полупроводникового диода для передачи кодовой информации за счет модуляции во времени среднего тока потребления блока наземного телеметрической системы. Использование гальванического элемента, подключенного к первым входам питания микропроцессорного устройства, цифровых датчиков вибрации и блока источников тока, обеспечивает защиту устройства от повышенного постоянного напряжения и в нештатных режимах с однофазным КЗ на землю. Недостатком устройства являетсяIt is also known the Submersible Telemetry Device (patent No. 2624624, Etalon-Center LLC, published on July 4, 2017), containing a switching element connected by its first input to the output of a microprocessor device, and output to a serial circuit from a load resistor and a semiconductor diode for transmission code information due to the modulation in time of the average current consumption of the ground-based telemetry unit. The use of a galvanic cell connected to the first power inputs of the microprocessor device, digital vibration sensors and a current source unit, protects the device from high DC voltage and in abnormal conditions with single-phase short-circuit to ground. The disadvantage of the device is
Ближайшим аналогом предлагаемой системы передачи телеметрических данных является система передачи телеметрической информации (патент РФ на изобретение №2230187, опубл. 10.06.2004 г.), содержащая модуль наземный (МН), многофункциональный вход/выход которого подключен между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, и модуль погружной (МП), многофункциональный вход/выход которого подключен между нулем "звезды" обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, а обмотки электродвигателя подключены к обмоткам трехфазного трансформатора через кабель для подачи питания на МП. МН и МП выполнены с возможностью подачи необходимого напряжения питания на все элементы, требующие питания.The closest analogue of the proposed telemetry data transmission system is the telemetry information transmission system (RF patent for invention No. 2230187, publ. 10.06.2004), containing a ground module (MN), the multifunctional input / output of which is connected between the three-phase zero star transformer and its grounded housing, and a submersible module (MP), the multifunctional input / output of which is connected between the zero of the star of the motor windings and its grounded housing, and the motor windings are connected to the windings of a three-phase transformer through a cable to supply power to the MP. MN and MP are made with the ability to supply the required supply voltage to all elements that require power.
МН содержит управляющее устройство модуля наземного (УМН), выполненное с возможностью распознавания поступающей кодированной телеметрической информации, для приема, обработки информации от МП и передачи команд на МП. Подземное передающее устройство является ближайшим аналогом заявляемого МП и содержит подключенное к его многофункциональному входу/выходу устройство питания и передачи кодированной телеметрической информации, а также устройство сбора и передачи информации (устройство управления), к входам которого подключено хотя бы одно измерительное устройство. Питание на МП, а так же прием/передачу информации между МП и МН осуществляют по описанной выше линии связи (цепи питания электродвигателя). Устройство питания и передачи информации по данному патенту состоит из резисторов, стабилизатора напряжения, электронный ключа, но может быть реализовано любым другим известным способом (патенты РФ на изобретение №2538013 опубл. 10.01.2015, на полезную модель №67636 опубл. 27.10.2007 и др.).MN contains the control unit of the ground module (UMN), made with the ability to recognize incoming coded telemetry information for receiving, processing information from the MP and transmitting commands to the MP. The underground transmitting device is the closest analogue of the claimed MP and contains a power supply and transmission device of coded telemetry information connected to its multifunctional input / output, as well as a device for collecting and transmitting information (control device), at the inputs of which at least one measuring device is connected. The power to the MP, as well as the reception / transmission of information between the MP and MN carry out the above-described communication line (motor power supply circuit). The power supply and information transfer device for this patent consists of resistors, a voltage regulator, an electronic key, but can be implemented in any other known way (RF patents for invention No. 2538013 publ. 10.01.2015, for utility model No. 67636 publ. 27.10.2007 and others).
Система обеспечивает работу устройства приема и обработки данных и измерительных устройств для мониторинга внутрискважинных параметров, как входящих в состав самого МП, так и подключенных к нему, а также передачу телеметрической информации на МН при штатном состоянии устройств и линии связи. Однако, при возникновении короткого замыкания кабеля питания ПЭД на корпус обсадной трубы скважины (броню), питание МП по линии связи прекращается, что не позволяет обеспечить передачу телеметрической информации от МП.The system ensures the operation of the device for receiving and processing data and measuring devices for monitoring downhole parameters, both included in the MP itself and those connected to it, as well as the transmission of telemetry information to the MN in the normal state of the devices and communication line. However, when a short-circuit of the power supply cable of the PEM to the casing of the well casing (armor) occurs, the power supply of the MP through the communication line is stopped, which does not allow for the transmission of telemetric information from the MP.
Задачей технического решения является создание системы передачи телеметрической информации и модуля погружного, позволяющих обеспечить надежную передачу информации от модуля погружного при однофазном коротком замыкании линии связи на корпус обсадной трубы скважины.The task of the technical solution is to create a system for transmitting telemetric information and a submersible module, allowing to ensure reliable transmission of information from the submersible module in case of single-phase short circuit of the communication line to the casing of the well casing.
Для решения задачи служит модуль погружной (МП), содержащий устройство питания и передачи кодированной телеметрической информации (ППерИ), выполненное с возможностью защиты от перенапряжений, устройство управления модулем погружным (УМП) для сбора и передачи информации, обрабатывающее данные, поступающие с хотя бы одного измерительного устройства (УИзм) на соответствующий вход УМП. МП дополнительно содержит устройство питания высокого напряжения (ПВН), устройство выбора питания (ВП) и альтернативное устройство передачи кодированной телеметрической информации (АПерИ), обеспечивающие функционирование МП и передачу телеметрической информации при КЗ на линии связи. К многофункциональному входу/выходу МП подключены вход/выход ППерИ, вход ПВН и выход АПерИ. Выходы ППерИ и ПВН подключены соответственно к первому и второму входам ВП. Первый вход УМП подключен к выходу упомянутого УИзм, первый и второй выходы УМП подключены соответственно к первым входам ППерИ и АПерИ. Для подачи необходимого напряжения питания при функционировании МП первый, второй, третий выходы ВП подключены соответственно к вторым входам УМП, ППерИ, АПерИ, четвертый выход ВП - к входу упомянутого УИзм.To solve the problem, an immersion module (MP) is used, which contains a power supply and coded telemetry information (PPI) device, designed to protect against overvoltage, a submersible module control device (UMP) for collecting and transmitting information, processing data from at least one measuring device (UIzm) to the corresponding input of the CMP. The MP additionally contains a high voltage power supply (PVN) device, a power selection device (VP) and an alternative device for transmitting coded telemetry information (APERI), ensuring the functioning of the MP and transmitting telemetry information with a short circuit on the communication line. To the multifunctional input / output of the MP, the input / output of the power source, the voltage input and the output power input are connected. The outputs of the PPRI and PVN are connected respectively to the first and second inputs of the VI. The first input of the CMP is connected to the output of the said UIzm, the first and second outputs of the CMP are connected respectively to the first inputs of the PPI and APERI. To supply the required supply voltage during the operation of the MP, the first, second, and third outputs of the VP are connected respectively to the second inputs of the UMP, PPI, APAI, and the fourth output of the VP - to the input of the mentioned UIzm.
Предпочтительно, чтобы УМП и ВП содержали дополнительные входы и/или выходы. При этом чтобы вход/выход УМП был подключен к входу/выходу ВП для контроля его работы, либо чтобы МП содержал автономный источник питания (ПАвт), вход которого был подключен к третьему выходу УМП, а выход к третьему входу ВП, а вход/выход УМП был подключен к входу/выходу ВП для контроля наличия питания на первом и втором входах ВП и управления работой ПАвт через его вход. ПАвт обеспечивает работу МП при остановленном двигателе.Preferably, the CMP and VP contain additional inputs and / or outputs. In this case, the input / output of the UMP was connected to the input / output of the VP to control its operation, or that the MP contained an independent power source (PAW), the input of which was connected to the third output of the UMP, and the output to the third input of the VI, and the input / output The CMP was connected to the input / output of the VP to control the availability of power at the first and second inputs of the VI and control the operation of the PAW through its input. Pawt ensures the operation of the MP when the engine is stopped.
Предпочтительно также, чтобы МП содержал автономный источник питания (ПАвт), двусторонне подключенный к ВП для автоматического включения ПАвт при отсутствии напряжения на на первом и втором входах ВП.It is also preferable that the MP contains an autonomous power source (PAW), bilaterally connected to the VP to automatically turn on the PAW when there is no voltage on the first and second inputs of the VP.
Предпочтительно, чтобы ППерИ содержал устройство защиты от перенапряжений (ЗП), вход/выход которого был соединен с входом/выходом ППерИ, а выход - с выходом ППерИ через устройство основного питания (ОП), при этом к входу ЗП подключен выход основного устройства передачи кодированной телеметрической информации (ОПерИ), первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами ППерИ.Preferably, the power supply device contains an overvoltage protection device (SS), the input / output of which was connected to the input / output of the power supply, and the output - with the output of the power supply through the main power supply device (OP), while the output of the main transmission device is coded telemetry information (OPER), the first and second inputs of which are connected respectively with the first and second inputs of the PPRI.
Для решения задачи служит Система передачи телеметрической информации (далее - Система), выполненная с возможностью подачи необходимого напряжения питания на все элементы, требующие питания, содержит модуль наземный (МН), многофункциональный вход/выход которого подключен между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, и модуль погружной (МП), многофункциональный вход/выход которого подключен между нулем "звезды" обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, а обмотки электродвигателя подключены к обмоткам трехфазного трансформатора через кабель для подачи питания. Описанная линия связи между МП и МН (многофункциональный вход/выход МН - трехфазный трансформатор - электрический кабель - электродвигатель (ЭД) - вход/выход МП) является цепью питания трехфазного электродвигателя и МП, а так же служит для двунаправленной передачи данных между МП и МН. МН содержит управляющее устройство модуля наземного (УМН), выполненное с возможностью распознавания поступающей кодированной телеметрической информации, для обработки поступающей информации, и обмена между МП и МН.To solve the problem, the Telemetry Information Transmission System (hereinafter referred to as the System) is designed to supply the required supply voltage to all elements requiring power, contains a ground module (MN), the multifunctional input / output of which is connected between the zero star of the secondary windings of a three-phase transformer and its grounded housing, and a submersible module (MP), the multifunctional input / output of which is connected between the zero of the "star" windings of the electric motor and its grounded housing, and the windings of the electric motor are connected to the windings of the three-phase transformer via a cable to the power supply. The described communication line between MP and MN (multifunctional input / output MN - three-phase transformer - electric cable - electric motor (ED) - input / output MP) is the power supply circuit of the three-phase electric motor and MP, as well as serves for bidirectional data transfer between MP and МN . MN contains the control unit of the ground module (UMN), made with the ability to recognize the incoming coded telemetry information, to process the incoming information, and exchange between the MP and MN.
При этом МП выполнен, как описано выше, а МН дополнительно содержит основной приемник кодированной телеметрической информации (ОПрИ), блок измерения изоляции (ИЗ), блок подачи питания на модуль погружной (ПМП) и альтернативный приемник кодированной телеметрической информации (АПрИ), выполненный с возможностью распознавания поступающей кодированной телеметрической информации. При этом вход/выход УМН подключен к информационному входу/выходу МН (для передачи распознанной телеметрической информации потребителю), выход УМН подключен к многофункциональному входу/выходу МН через ПМП. Вход ОПрИ подключен к многофункциональному входу/выходу МН, первый выход - к первому входу УМН, а второй выход - к второму входу УМН через ИЗ. Кроме того, к входу МН, соединенному с обмотками трехфазного трансформатора (электродвигателя), подключен вход АПрИ, выход которого подключен к третьему входу УМН либо к информационному выходу МН для передачи распознанной телеметрической информации от МП потребителю. Таким образом, АПрИ обеспечивает прием телеметрической информации от АПерИ (в функционирующем МП), когда прием через многофункциональный вход/выход МН невозможен либо является недостоверным.At the same time, the MP is made as described above, and the MN additionally contains the main receiver of coded telemetry information (PIR), an isolation measurement unit (FM), a power supply unit for the submersible module (PMP) and an alternative receiver of coded telemetry information (APRI), made with the ability to recognize incoming coded telemetry information. In this case, the input / output of the EMD is connected to the information I / O of the MN (to transmit the recognized telemetry information to the consumer), the output of the UMN is connected to the multifunctional I / O of the MN via the PMP. The DIR input is connected to the multifunctional IN / OUT of the MN, the first output is connected to the first input of the UMN, and the second output is connected to the second input of the UMN through the IZ. In addition, an APRI input is connected to the MN input connected to the windings of a three-phase transformer (electric motor), the output of which is connected to the third input of the UMN or to the information output of the MN for transmitting the detected telemetry information from the MP to the consumer. Thus, the APRI provides reception of telemetric information from the APERI (in a functioning MP), when reception via the multifunctional I / O MN is impossible or unreliable.
Предпочтительно, чтобы вход АПрИ был соединен с его выходом через последовательно соединенные альтернативный блок снятия первичной информации и альтернативный блок распознавания кодированной телеметрической информации.Preferably, the APRI input is connected to its output via an alternatively connected primary information removal unit and an alternative coded telemetry information recognition unit connected in series.
Конструктивно АПрИ может быть выполнен в виде отдельного блока.Structurally, the APRI can be made as a separate unit.
В предлагаемых технических решениях УМП, УМН, могут быть реализованы программно на различных программируемых устройствах, удовлетворяющих габаритам МН и МП.In the proposed technical solutions, UMP, UMN, can be implemented programmatically on various programmable devices that satisfy the dimensions of MN and MP.
АПерИ, ППерИ, ОПрИ, АПрИ, ОПИ, ИЗ могут быть реализованы аппаратно (электромеханическими устройствами) либо программно-аппаратно для снижения аппаратных требований и алгоритмического упрощения программного обеспечения УМП, УМН.APPI, PPPI, OPRI, APPI, OPI, IZ can be implemented with hardware (electromechanical devices) or with hardware and software to reduce hardware requirements and algorithmic simplification of software UMP, UMN.
УИзм могут быть как встроены в МП, так и быть самостоятельными устройствами, подключенными через входы МП к УМП (встроенные или внешние).UIzm can be both embedded in the MP, and to be independent devices connected through the inputs of the MP to the CMP (built-in or external).
В качестве ОП, ПАвт, ЗП используются широко известные устройства, которые могут быть встроены в УИсп.As the OP, PAvt, ZP are widely known devices that can be embedded in the Usp.
В качестве ПВН могут использоваться такие устройства, как, например, импульсный источник питания, линейный стабилизатор напряжения или трансформатор. ВП может быть выполнен по типу коммутатора напряжений или диодной схемы.As PVN can be used such devices as, for example, a switching power supply, a linear voltage regulator or a transformer. VP can be performed according to the type of voltage switch or diode circuit.
Далее работа модуля погружного в одном из предпочтительных вариантов исполнения будет описана в составе соответствующей системы передачи телеметрической информации в одном из предпочтительных вариантов исполнения.Further, the operation of the submersible module in one of the preferred embodiments will be described as part of the corresponding telemetry information transmission system in one of the preferred embodiments.
Фиг. - структурная схема системы передачи телеметрической информации с модулем погружным в предпочтительных вариантах исполнения.FIG. - block diagram of the telemetry information transmission system with a submersible module in the preferred versions.
Представленная на Фиг. 1 Система передачи телеметрической информации (далее -Система) содержит модуль наземный 1 (МН) и модуль погружной 2 (МП). Многофункциональный вход/выход МН 1 подключен между нулем "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора 3 (ТТ) и его заземленным корпусом, многофункциональный вход/выход МП 2 подключен между нулем "звезды" обмоток электродвигателя 4 (ЭД) и его заземленным корпусом, а обмотки ЭД 4 подключены к обмоткам ТТ 3 через электрический кабель.Presented in FIG. 1 The telemetry data transmission system (hereinafter referred to as “System”) contains a ground-based module 1 (MN) and a submersible module 2 (MP). The multifunctional input /
МН 1 содержит управляющее устройство модуля наземного 5 (УМН), вход/выход которого подключен к информационному входу/выходу МН для передачи распознанной (декодированной) телеметрической информации потребителю, выход УМН подключен к входу блока подачи питания на модуль погружной 6 (ПМП), выход которого подключен к многофункциональному входу/выходу МН 1. МН 1 содержит также основной приемник кодированной телеметрической информации 7 (ОПрИ), вход которого подключен к многофункциональному входу/выходу МН 1, первый выход ОПрИ 7 подключен к первому входу УМН 5, второй - к входу блока измерения изоляции 8 (ИЗ), выход которого подключен к второму входу УМН 5. Кроме того, МН 1 содержит альтернативный приемник кодированной телеметрической информации 9 (АПрИ), вход которого является входом МН 1 и подключен к обмоткам ТТ 3 (либо непосредственно к электрическому кабелю между МП и МН, либо к ЭД 4). В данной реализации выход АПрИ 9 подключен к третьему входу УМН 5 для передачи распознанной телеметрической информации потребителю от МП 2 при КЗ через информационный вход/выход МН. Вход АПрИ 9 соединен с его выходом через последовательно соединенные альтернативный блок снятия первичной информации и альтернативный блок распознавания кодированной телеметрической информации (на фиг. не показаны).
К многофункциональному входу/выходу МП 2 подключены вход/выход устройства питания и передачи кодированной телеметрической информации 10 (ППерИ), вход устройства питания высокого напряжения 11 (ПВН) и выход альтернативного устройства передачи кодированной телеметрической информации 12 (АПерИ). Выходы ППерИ 10 и ПВН 11 подключены соответственно к первому и второму входам устройства выбора питания 13 (ВП), выполненное с возможностью стабилизации питания. К первому входу устройства управления модуля погружного 14 (УМП) подключено упомянутое хотя бы одно измерительное устройство 15 (УИзм). Первый и второй выходы УМП 14 подключены соответственно к первым входам ППерИ 10 и АПерИ 12. Кроме того, МП 2 содержит автономный источник питания 16 (ПАвт), двусторонне подключенный к ВП 13 (выход ПАвт 16 подключен к третьему входу ВП 13, а вход - к пятому выходу ВП 13). Питание от первого, второго, третьего и четвертого выходов ВП 13 поступает соответственно на вторые входы УМП 14, ППерИ 10, АПерИ 12 и вход упомянутого УИзм 15.The multifunctional input /
Кроме того, вход/выход ППерИ 10 является входом/выходом устройства защиты от перенапряжений 17 (ЗП), выход которого соединен с выходом ППерИ 10 через устройство основного питания 18 (ОП), а к входу ЗП 17 подключен выход основного устройства передачи кодированной телеметрической информации 19 (ОПерИ), первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами ППерИ 10.In addition, the input / output of the PPRI 10 is the input / output of the overvoltage protection device 17 (PZ), the output of which is connected to the output of the PPPI 10 via the main power supply 18 (OP), and the input of the
В других вариантах исполнениях предлагаемых изобретений включением ПАвт 16 через его вход управляет УМП, которое через вход/выход ВП 13 контролирует наличие питания на линии связи (на первом и втором входах ВП 13) и при его отсутствии подает команду на включение ПАвт 16.In other versions of the proposed inventions, switching on
Логику работы системы осуществляют управляющие устройства, расположенные в МН и МП. Они же ведут мониторинг системы, включая согласование устройств управления, и параметров скважины через УИзм. Данные могут передаваться в обоих направлениях. Это могут быть, в том числе, уставки работы МП, команды, запросы, данные для перепрограммирования УМП, информация о состоянии МП, функционировании его устройств и блоков, состоянии линии связи и т.д..The logic of the system is performed by control devices located in the MN and MP. They also monitor the system, including the coordination of control devices, and parameters of the well through UIzm. Data can be transferred in both directions. These may include, among other things, the settings of the MP operation, commands, requests, data for reprogramming the CMF, information on the state of the MP, the operation of its devices and blocks, the state of the communication line, etc.
Прямая и обратная передача данных (от МН к МП, и от МП к ОПрИ и/или к АПрИ в МН) возможна, например, с частотным и/или с временным разделением сигнала по постоянному и/или переменному напряжению. Такие способы передачи информации широко известны. В том числе, как описано в приведенных выше аналогах предлагаемых изобретений, либо в патентах на изобретения РФ №2272996 («Устройство погружной телеметрии», ЗАО "ЭЛЕКТОН", опубл. 27.03.2006), №2624624 («Устройство погружной телеметрии», ООО "Эталон-Центр", опубл. 04.07.2017), №2286084 («Способ формирования и обработки сигнала для приема и передачи информации по силовым проводам и устройство», АО «ИРЗ», приор. 16.11.04), либо в различных модемах связи по силовым проводам.Direct and reverse data transfer (from MN to MP, and from MP to OPRI and / or APRI in MV) is possible, for example, with frequency and / or time division of a signal by direct and / or alternating voltage. Such methods of information transfer are widely known. Including, as described in the above analogues of the proposed inventions, or in patents for inventions of the Russian Federation No. 2272996 (“Submersible Telemetry Device”, “ELEKTON” CJSC, publ. 27.03.2006), No. 2624624 (“Submersible Telemetry Device”, LLC "Etalon-Center", publ. 04.07.2017), №2286084 ("Method of generating and processing a signal for receiving and transmitting information via power wires and device", IRZ JSC, prior. 11/16/04), or in different modems communication by power wires.
При передаче питания и/или данных с временным разделением осуществляют синхронизацию УМН, УМП, ОПрИ, АПрИ.When transferring power and / or data with a time division synchronize UMN, UMP, PR and AR.
Система начинает работу при подаче необходимого напряжения питания на все устройства МН, требующие питания. Питание на МП подают по линии связи МН и МП.The system starts operation when the required supply voltage is applied to all MN devices requiring power. Food on MP serves on the communication line MN and MP.
С первого выхода УМН 5 передают команду на подачу питающего напряжения от ПМП 6 для ЭД 4 и МП 2 через многофункциональный вход/выход МН 1 на клемму «0» ТТ 3, подключенную к центру звезды вторичной обмотки повышающего ТТ 3. При схеме трансформатора, где вторичные обмотки соединены в «треугольник», напряжение на линию подается посредством создания искусственной звезды, полученной посредством подключения трехфазного индуктора или трех однофазных индукторов непосредственно к фазам высокой стороны трансформатора. Ввиду того, что данная точка гальванически изолирована от брони кабеля, на общей точке звезды обмоток ЭД 4 возникает такое же напряжение. Данное напряжение подают на многофункциональный вход/выход МП 2 через герметичный разъем.From the first output of the
Через вход/выход ППерИ 10 (ЗП 17 и ОП 18) питание поступает на ВП 13, с выходов которого стабилизированное напряжение питания необходимой мощности поступает на все части МП 2 для питания электрических схем всех устройств МП 2, включая УИзм 15. В УМП 14 обрабатывают данные, поступающие от УИзм 15: производит измерение электрических величин УИзм 15 (например, датчиков давления, температуры, вибрации и.т.д.) и согласно полиномам преобразует их в соответствующие величины (кг/см2, МПа, градусы и т.д.). Далее в УМП 14 формируют (кодированием) сигнал, содержащий собранную информацию, для передачи через первый и второй выходы УМП 14 на поверхность. Сформированный сигнал поступает на первый вход ППерИ 10 (ОПерИ 12), где производят соответствующую манипуляцию (или модуляцию) напряжения, и через ЗП 17 передают на вход/выход ППерИ в линию связи. Сформированный сигнал поступает также на первый вход АПерИ 12, в котором также производят манипуляцию (или модуляцию) напряжения, и с выхода АПерИ 12 передают на многофункциональный вход/выход МП 2. Способы преобразования сигнала в ППерИ 10 и АПерИ 12 различны, что позволяет различать и разделять результирующие сигналы соответственно в ОПрИ 7 и АПрИ 9. Способы выделения входящего кодированного сигнала телеметрической информации являются стандартными, широко известными преобразованиями как для постоянного, так и для переменного напряжения (например, различными комбинации фильтрации, понижения амплитуды, усиления, оцифровывания сигнала и т.п.), не являются предметом настоящей заявки, поэтому подробно не описываются. Сигнал с входа/выхода линии связи (клеммы «0» ТТ 3) через многофункциональный вход/выход МН 1 поступает в ОПрИ 7, где выделяют переданную от ППерИ 10 информацию. Далее выделенный сигнал в виде цифровой последовательности передают на первый вход УМН 5, где с помощью алгоритмов декодирования информации, соответствующих работе алгоритмов кодирования УМП 14, распознают переданную от МП 2 информацию. Кроме того, переданный от АПерИ 12 сигнал поступает в АПрИ 9, где альтернативным блоком снятия первичной информации его выделяют и оцифровывают, а альтернативным блоком распознавания кодированной телеметрической информации распознают, декодируя соответственно кодированию в УМП 14, и передают на третий вход УМН 5.Through the input / output of ППЕРИ 10 (
После проверки верности принятых данных и прохождения алгоритмов статистической обработки, предусмотренных программным обеспечением УМН 5, выбирают верный результат декодирования (от ОПрИ 7 или АПрИ 9) и передают его через вход/выход УМН 5 на информационный вход/выход МН 1 для передачи к внешнему устройству (потребителю). Передачу производят, например, модификацией значений доступных для чтения регистров ModBus RTU.After checking the accuracy of the received data and passing the statistical processing algorithms provided by the
С определенной в УМН 5 периодичностью переводят МН 1 в режим проверки изоляции кабеля. При этом с первого выхода УМН 5 передают команду на подачу от ПМП 6 через многофункциональный вход/выход МН 1 на линию связи заданного для проверки номинала напряжения через известное сопротивление. После прохождения команды на вход ИЗ 8 через ОПрИ 7 поступает значение испытательного напряжения с линии связи. В ИЗ 8 получают результирующее сопротивление по установленному в нем эталонному (известному) сопротивлению линии связи - Rизмерительный и измеренному напряжению с линии связи (резистивным делителем Rизмерительный/Rизоляции). В УМН 5 результат работы ИЗ 8 оцифровывают, вычисляют по нему эквивалентное значение сопротивления изоляции и передают через информационный вход/выход МН 1 к потребителю. Кроме того, это значение используют для дальнейшей работы УМН для проверки верности принятых данных и работы алгоритмов статистической обработки, а в других вариантах исполнения Системы - для выбора предпочтительного входа УМН 1 (первого или третьего) для приема сигнала от МП 2.With a certain periodicity in
При возникновении однофазного КЗ линии связи на броню режим работы МН 1 в данной реализации Системы не изменяется. При этом на многофункциональном входе/выходе МП 2 при включенном двигателе возникает высоковольтная помеха. ЗП 17 в ППерИ 10 переходит в режим защиты, в результате чего основной блок передачи информации и блок питания перестают функционировать, а ПВН 11 активируется, преобразуя высокое напряжение помехи двигателя в постоянное пониженной мощности. Напряжение с выхода ПВН 11 поступает на второй вход ВП 13 и далее - на подключенные к его выходам устройства, как описано выше.In the event of a single-phase short-circuit link to an armor, the operating mode of
Далее в УМП 14 формируют сигнал телеметрической информации для передачи на поверхность через первый и второй выходы УМП 14. Передача от ППерИ 10 заблокирована, поэтому через многофункциональный вход/выход МП 2 на МН 1 поступает лишь сигнал от АПерИ 12, как описано выше.Further, in the
В УМН 5 принимают, как описано выше, информацию о работе МП 2. При этом от ОПрИ 7 информации не поступает, а от АПрИ 9 в УМН 5 получают декодированную телеметрическую информацию. После прохождения алгоритмов статистической обработки и проверки на верность принятых данных достоверную информацию с учетом данных от ИЗ 8, принятую от МП 2 телеметрическую информацию передают потребителю.In
При выключенном двигателе, на вход ПАвт 16 поступает сигнал об отсутствии напряжения на первом и втором входах ВП 13. В результате ПАвт 16 включается, на третий вход ВП 13 поступает напряжение для обеспечения необходимым питанием УМП 14, УИзм 15, АПерИ 12, ППерИ 10 (ОПерИ 19) для функционирования МП 2 даже при остановленном двигателе. При отсутствии напряжения на линии связи передача от ППерИ 10 заблокирована. От УМП 14 сигнал о работе МП 2, включая данные от УИзм 15, передают на ОПерИ 19 и АПерИ 12, с которого она поступает на многофункциональный вход/выход МП 2 и далее - на АПрИ 9, где декодируют достоверную информацию и передают, как описано выше, потребителю.When the engine is turned off, the input of
Таким образом, наличие ПВН 11, ВП 13, АПерИ 12 и АПрИ 10 обеспечивают функционирование МП 2 и передачу телеметрической информации потребителю при однофазном КЗ на линии связи, а так же при выключенном двигателе. Передачу осуществляют с частотным и/или с временным разделением сигнала по постоянному и/или переменному напряжению.Thus, the presence of
Несмотря на то, что технические решения показаны и описаны со ссылкой на их конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что различные изменения по форме и содержанию могут быть сделаны без отступления от сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.Although the technical solutions are shown and described with reference to their specific embodiments, those skilled in the art should understand that various changes in form and content can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Передачу телеметрической информации от АПрИ 9 могут осуществлять непосредственно потребителю - через информационный выход МН (на фиг. не показан). При этом оценку верности принятой информации от УМН (ОПрИ) и АПрИ может проводить сам потребитель.The transfer of telemetry information from the
Кроме того, при коротком замыкании может быть осуществлена передача данных от МН на МП - при наличии двусторонних связей между УМН 5 и АПрИ 9, а также между УМП 14 и АПерИ 12.In addition, in the event of a short circuit, data can be transferred from the MN to the MP, if there are two-way connections between the
Когда УМП 14 через вход/выход контролирует работу БВ 13 (с какого входа поступает туда питающее напряжение), из УМП 14 возможна передача данных только через один его выход. Если функционирует первый вход ВП 13, информацию о работе МП 2 передают в штатном режиме через ОПерИ 19 (ППерИ 10), принимаемый на АПрИ 9 сигнал будет «нулевым». При активизации второго либо третьего входа ВП 13 (при КЗ либо остановленном двигателе) в УМП 14 формируют сигнал для передачи на поверхность только через АПерИ 12. При этом данные могут содержать дополнительную информацию о состоянии линии связи, работе/остановке двигателя.When
Функционирование УМН 5 может изменяться. Например, могут выбирать, какой вход для приема телеметрической информации является приоритетным в зависимости от состояния линии связи: прием сигнала с первого входа при штатном режиме, прием сигнала с второго входа - при обнаружении КЗ линии связи (по значению сопротивления изоляции от ИЗ 8) и т.п..The functioning of
Исходя из данных исследований, замыкание одной фазы кабеля питания на броню никаким образом не сказывается на работе ЭД, управляющих устройств и ТТ. Единственным негативным эффектом является отказ телеметрии, ограничивающий возможности по автоматическому управлению процессом нефтедобычи. При этом отказ кабеля - одна из самых частых причин ремонта скважин. Таким образом, решение задачи обмена данными между МН и МП при замыкании кабеля питания позволяет продолжать процесс нефтедобычи без необходимости осуществления спускоподъемных операций.Based on these studies, the closure of one phase of the power cable to the armor in no way affects the operation of the ED, control devices and TT. The only negative effect is the failure of telemetry, which limits the ability to automatically control the process of oil production. At the same time cable failure is one of the most frequent causes of well repair. Thus, the solution of the problem of data exchange between the MN and MP when the power cable is closed allows you to continue the process of oil production without the need for tripping.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115373A RU2684535C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Telemetric information transmission system and submerged module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115373A RU2684535C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Telemetric information transmission system and submerged module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2684535C1 true RU2684535C1 (en) | 2019-04-09 |
Family
ID=66089870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115373A RU2684535C1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Telemetric information transmission system and submerged module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684535C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203424U1 (en) * | 2020-09-25 | 2021-04-05 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Submersible telemetry ground unit |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4581613A (en) * | 1982-05-10 | 1986-04-08 | Hughes Tool Company | Submersible pump telemetry system |
RU2230187C2 (en) * | 2001-11-01 | 2004-06-10 | Открытое акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Telemetric information transfer system |
RU46889U1 (en) * | 2005-01-25 | 2005-07-27 | Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования | SUBMERSIBLE UNIT FOR SYSTEM OF TELEMETRY INSTALLATION OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION |
RU2387831C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Завод "Прибор" | Method of transmitting and receiving well information and device to this end |
RU2487994C2 (en) * | 2011-07-19 | 2013-07-20 | ООО "Научно-исследовательский институт технических систем "Пилот" | Raw hydrocarbons production control system |
WO2015073420A1 (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-21 | Sercel-Grc Corporation | Ground fault tolerant data communication system for a downhole instrument |
EA024092B1 (en) * | 2013-04-15 | 2016-08-31 | Республиканское Унитарное Предприятие "Производственное Объединение "Белоруснефть" | Telemetric information transmission system |
-
2018
- 2018-04-24 RU RU2018115373A patent/RU2684535C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4581613A (en) * | 1982-05-10 | 1986-04-08 | Hughes Tool Company | Submersible pump telemetry system |
RU2230187C2 (en) * | 2001-11-01 | 2004-06-10 | Открытое акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Telemetric information transfer system |
RU46889U1 (en) * | 2005-01-25 | 2005-07-27 | Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования | SUBMERSIBLE UNIT FOR SYSTEM OF TELEMETRY INSTALLATION OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION |
RU2387831C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Завод "Прибор" | Method of transmitting and receiving well information and device to this end |
RU2487994C2 (en) * | 2011-07-19 | 2013-07-20 | ООО "Научно-исследовательский институт технических систем "Пилот" | Raw hydrocarbons production control system |
EA024092B1 (en) * | 2013-04-15 | 2016-08-31 | Республиканское Унитарное Предприятие "Производственное Объединение "Белоруснефть" | Telemetric information transmission system |
WO2015073420A1 (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-21 | Sercel-Grc Corporation | Ground fault tolerant data communication system for a downhole instrument |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203424U1 (en) * | 2020-09-25 | 2021-04-05 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Submersible telemetry ground unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6315523B1 (en) | Electrically isolated pump-off controller | |
EP2302648B1 (en) | Self power-acquiring quickly responsive controllable electric reactor | |
US4788448A (en) | Power transfer of direct current with inductive couplings | |
RU2684535C1 (en) | Telemetric information transmission system and submerged module | |
CN108400499B (en) | Intelligent socket with protection function | |
RU2008134156A (en) | EXPLOSION-PROOF DEVICE CONTAINING UNGrounded Ground Voltage Limiter | |
EP3599700B1 (en) | Safe operation in wireless power transmission systems | |
US9945909B2 (en) | Monitoring multiple subsea electric motors | |
CN108351382A (en) | With the relay test set 2 of battery operation | |
CN110879338A (en) | High-voltage power equipment insulation detection system based on inductive power supply and detection method thereof | |
RU2651651C2 (en) | Control station of the pumping unit of the oil producing well (variants) | |
US10454267B1 (en) | Motor protection device and method for protecting a motor | |
CN203640974U (en) | Control cabinet of electric submersible reciprocating pump | |
CN102797452A (en) | Driller control device, system and method | |
EA024092B1 (en) | Telemetric information transmission system | |
CN105114335B (en) | Anti-reverse device of electric submersible pump | |
CN104819175A (en) | Hydraulic fluid pressure control | |
RU180608U1 (en) | SUBMERSIBLE UNIT | |
CN209962099U (en) | Safety level switching value driving output control circuit | |
CN114142730B (en) | Bidirectional transmission circuit of general signal | |
US11811273B2 (en) | Motor protection device and method for protecting a motor | |
CN116298567A (en) | Capacitor state monitoring device based on flexible direct current converter valve | |
US20180209252A1 (en) | Systems and Methods of Power Transmission for Downhole Applications | |
CN102104355A (en) | Intelligent built-in electronic arc-blowout bypass type soft starter | |
RU203424U1 (en) | Submersible telemetry ground unit |