Система передачи телеметрической информации

 

Изобретение относится к исследованиям скважин и может быть использовано для передачи телеметрической информации, в частности, параметров среды и параметров двигателя при добыче нефти. Задачей изобретения является расширение частотного диапазона и повышение точности и надежности передачи сигналов. Система состоит из подземного передающего устройства (ППУ), подключенного между нулем “звезды” обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, и наземного приемного устройства (НПУ), подключенного между нулем “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом. Обмотки электродвигателя подключены к обмоткам трехфазного трансформатора через кабель для подачи питания. В состав НПУ входят источник питания, устройство приема и обработки информации, электронный ключ и два резистора. К нулю “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены устройство приема и обработки информации, через первый резистор - источник питания, через второй резистор - электронный ключ, подключенные также к заземленному корпусу трехфазного трансформатора. Электронный ключ НПУ, управляемый устройством приема и обработки информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и источнику питания при передаче команд ППУ. В состав ППУ входят стабилизатор напряжения, устройство сбора и передачи информации, датчики, электронный ключ, управляемый устройством сбора и передачи информации, и два резистора. К нулю "звезды" обмоток электродвигателя подключены устройство сбора и передачи информации, через первый резистор - стабилизатор напряжения и через второй резистор - электронный ключ, стабилизатор напряжения и электронный ключ подключены также к заземленному корпусу электродвигателя. Электронный ключ ППУ, управляемый устройством сбора и передачи информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и стабилизатору напряжения для передачи телеметрической информации НПУ. 1 ил.

Изобретение относится к исследованиям скважин и может быть использовано для передачи телеметрической информации, в частности параметров среды и параметров двигателя при добыче нефти.

Известно устройство для телеизмерения скважинных параметров (а.с. №968362, Е 21 В 47/12, 1982), содержащее приемный блок, передающий блок с включенным в рассечку одного из проводов токопровода коммутирующим узлом, имеющим тиристор с конденсаторов в цепи управления и ключ, преобразователь аналог-код, второй ключ, две пары последовательно соединенных диодов и второй тиристор, включенный встречно-параллельно первому тиристору, причем вход тактовой синхронизации преобразователя подключен параллельно первому тиристору, первый выход преобразователя - через ключ, а второй - через второй ключ и одну пару диодов соединены с управляющим электродом первого тиристора, другая пара диодов включена между катодом и управляющим электродом второго тиристора, конденсатор подключен к точкам соединения диодов каждой пары.

Недостатком известного устройства является то, что для его подключения требуется разрыв одного провода, питающего трехфазный электродвигатель, а также невозможность работы устройства при отсутствии питания электродвигателя.

Наиболее близким по технической сущности является система передачи телеметрической информации (Грачев Ю.В., Варламов В.П., Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации, Москва, “Недра”, 1968, с. 22-36, рис.10г, 11д), состоящая из подземного передающего устройства и наземного приемного устройства, которое подключено между нулем “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, при этом подземное передающее устройство подключено между нулем “звезды” обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, а обмотки электродвигателя подключены к обмоткам трехфазного трансформатора через кабель для подачи питания.

Однако данная схема налагает ограничения на частоту измерительных сигналов и реализует передачу сигналов током с частотой, значительно превышающей частоту канала питания. Кроме того, указанное устройство не позволяет исключить влияние помех в цепи питания на точность измерения и не предусматривает возможность передачи по кабелю команд от наземного приемного устройства к передающему подземному устройству.

Целью изобретения является повышение точности показаний, расширение частотного диапазона, реализация передачи сигналов как током с частотой, значительно превышающей частоту канала питания, так и с частотой ниже частоты канала питания. Кроме того, целью изобретения является организация канала связи от наземного приемного устройства к подземному передающему устройству.

Для этого подземное передающее устройство запитано от источника постоянного напряжения наземного приемного устройства через цепи питания электродвигателя и передает последовательный цифровой код к наземному устройству током с частотой ниже или выше частоты канала питания. Точность измерительного сигнала обеспечивается тем, что обработка аналоговых сигналов с датчиков происходит непосредственно в подземном передающем устройстве, а передача к приемному устройству идет в виде последовательного цифрового кода.

На чертеже представлена функциональная схема системы передачи телеметрической информации погружного насоса.

Система состоит из подземного передающего устройства 1 и наземного приемного устройства 2. Передающее устройство включено между нулем “звезды” электродвигателя 3 и его заземленным корпусом и состоит из стабилизатора напряжения 4, включенного между нулем “звезды” электродвигателя, через резистор 5, и заземленным корпусом; устройства сбора и передачи информации 6 от датчиков 7, вход которого подключен к нулю “звезды” электродвигателя; электронного ключа 8, включенного между нулем “звезды” электродвигателя через резистор 9 и заземленным корпусом. Электронный ключ управляется устройством сбора и передачи информации. Питание датчиков и устройства сбора и передачи информации осуществляется от стабилизатора напряжения.

Приемное устройство включено между нулем “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора 10, питающего электродвигатель, и его заземленным корпусом и состоит из источника питания 11, подключенного к нулю “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора через резистор 12 и к заземленному корпусу; устройства приема и обработки информации 13, вход которого подключен к нулю “звезды” трехфазного трансформатора; электронного ключа 14, включенного между нулем “звезды” трехфазного трансформатора через резистор 15 и заземленным корпусом. Электронный ключ управляется устройством приема и обработки информации. Обмотки электродвигателя подключены к вторичным обмоткам трехфазного трансформатора через кабель 16. Корпус электродвигателя соединен с корпусом трехфазного трансформатора посредством металлической конструкции.

Система передачи телеметрической информации работает следующим образом. При включении приемного устройства 2 от источника питания 11 подается постоянное напряжение к цепи: резистор 12, вторичные обмотки трехфазного трансформатора 10, кабель 16, обмотки электродвигателя 3, резистор 5, стабилизатор напряжения 4, корпус. Таким образом, реализуется делитель напряжения между резистором 5, стабилизатором напряжения 4 и резистором 12, причем активное сопротивление вторичных обмоток трехфазного трансформатора 10, кабеля 16 и обмоток электродвигателя 3 мало и им можно пренебречь. Стабилизатор напряжения формирует необходимые питающие и опорные напряжения для работы устройства сбора и передачи информации и датчиков. Устройство сбора и передачи информации опрашивает датчики и преобразует их текущие показания в последовательный цифровой код, который поступает на электронный ключ 8. Синхронно с последовательным цифровым кодом электронный ключ 8 подключает резистор 9 параллельно цепи: резистор 5, стабилизатор напряжения 4. Таким образом, реализуется делитель напряжения между резистором 12 и общим сопротивлением цепи: резистор 5, стабилизатор напряжения, зашунтированные резистором 9.

В результате этого в цепи между резистором 12 и резистором 5 формируются импульсы синхронно с последовательным цифровым кодом, передаваемым устройством сбора и передачи информации, которые поступают на вход устройства приема и обработки информации. Устройство приема и обработки информации преобразует последовательный цифровой код, принимаемый от передающего устройства, и использует его по назначению.

При необходимости, между посылами информации от передающего к приемному устройству можно подавать команды от приемного к передающему устройству.

В этом случае последовательный цифровой код необходимой команды поступает от устройства приема и обработки информации на электронный ключ 14, который синхронно с последовательным цифровым кодом подключает резистор 15 параллельно цепи: резистор 5, стабилизатор напряжения. Таким образом, реализуется делитель напряжения между резистором 12 и общим сопротивлением цепи: резистор 5 и стабилизатор напряжения, зашунтированные резистором 15.

В результате этого в цепи между резистором 12 и резистором 5 формируются импульсы синхронно с последовательным цифровым кодом, передаваемым устройством приема и обработки информации, которые поступают на вход устройства сбора и передачи информации. Устройство сбора и передачи информации преобразует последовательный цифровой код, принимаемый от приемного устройства, и использует его по назначению.

Таким образом, при такой схеме включения не требуется разрыва кабеля, а передающее устройство запитывается от источника постоянного напряжения приемного устройства через цепь: выходные обмотки трехфазного трансформатора, кабель, обмотки электродвигателя, и передает телеметрическую информацию по этой же цепи, а так как цепи питания электродвигателя гальванически развязаны от корпуса, система способна работать независимо от наличия переменного трехфазного напряжения на электродвигателе. Предлагаемая схема позволяет также организовать передачу команд от наземного приемного устройства к подземному передающему устройству.

Формула изобретения

Система передачи телеметрической информации, состоящая из подземного передающего устройства и наземного приемного устройства, которое подключено между нулем “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора и его заземленным корпусом, при этом подземное передающее устройство подключено между нулем “звезды” обмоток электродвигателя и его заземленным корпусом, а обмотки электродвигателя подключены к обмоткам трехфазного трансформатора через кабель для подачи питания, отличающаяся тем, что наземное приемное устройство состоит из источника питания, устройства приема и обработки информации, электронного ключа и двух резисторов, при этом к нулю “звезды” вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены устройство приема и обработки информации, через первый резистор - источник питания, через второй резистор - электронный ключ, подключенные также к заземленному корпусу трехфазного трансформатора, а электронный ключ, управляемый устройством приема и обработки информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и источнику питания при передаче команд подземному передающему устройству, которое состоит из стабилизатора напряжения, устройства сбора и передачи информации и датчиков, электронного ключа, управляемого устройством сбора и передачи информации, и двух резисторов, при этом к нулю "звезды" обмоток электродвигателя подключены устройство сбора и передачи информации, через первый резистор - стабилизатор напряжения и через второй резистор - электронный ключ, стабилизатор напряжения и электронный ключ подключены также к заземленному корпусу электродвигателя, а электронный ключ, управляемый устройством сбора и передачи информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и стабилизатору напряжения для передачи телеметрической информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1