NO334200B1 - System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn - Google Patents
System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn Download PDFInfo
- Publication number
- NO334200B1 NO334200B1 NO20093173A NO20093173A NO334200B1 NO 334200 B1 NO334200 B1 NO 334200B1 NO 20093173 A NO20093173 A NO 20093173A NO 20093173 A NO20093173 A NO 20093173A NO 334200 B1 NO334200 B1 NO 334200B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- switch
- mode converter
- energy
- power
- cable
- Prior art date
Links
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/548—Systems for transmission via power distribution lines the power on the line being DC
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/023—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2203/00—Indexing scheme relating to line transmission systems
- H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
- H04B2203/5462—Systems for power line communications
- H04B2203/5475—Systems for power line communications adapted for drill or well combined with data transmission
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår et system for å kommunisere over en kraftkabel.
Det er i mange situasjoner behov for å kommunisere over store avstander. Ofte sammenfaller slike kommunikasjonsbehov med et behov for å overføre kraft/energi.
For eksempel er det i petroleumsbrønner et behov for å kommunisere fra oversiden (topside) til nedihull for å overføre kontrollsignaler til nedihullsutstyr og fra nedihulls til overside, for eksempel for å overføre overvåkningsdata fra nedihullsutstyr.
Andre eksempler på områder med kommunikasjonsbehov er boreoperasjoner for tuneller eller brønner, overvåkning av gruveganger, etc.
Tradisjonelt har slik kommunikasjon vært basert på dedikerte kabler eller tradisjonell modemteknologi. Ettersom det ofte er store avstander gjennom tøft miljø og kraftkabler utstråler mye rippel-støy, får ofte tradisjonell modemteknologi problemer. I varme omgivelser er det ikke aktuelt med optisk fiberkommunikasjon på grunn av laseres begrensede ytelse ved høye temperaturer.
US 5995020 angår et nedihulls kraft- og kommunikasjonssystem for å operere en verktøystreng i en brønn. Systemet omfatter et apparat for å overføre elektrisitet mellom et nedihulls brønnverktøy og brønnoverflaten. En kontroller er anbrakt ved brønn overflaten, en mottakermodul er engasjert med brønnverktøyet og en leder er forbundet med kontrolleren og mottakermodulen. Kontrolleren kan omfatte en kommunikasjonstransmitter og en modulator som kan opereres til å generere et elektrisk signal som representerer minst to tilstander og/eller en databit som
representerer en adresse. Adressen brukes for å forbinde energi til et ønsket verktøy.
US 2007/0202839 angår en fremgangsmåte for å overføre data over en vanlig kraft-el-/energiledning til et svitsj-mode energiforsyningssystem. Dataene overføres ved å frekvensmodulere energisignalet. Denne fremgangsmåten er ikke tilpasset for bruk i petroleumsbrønner og kommunikasjonen er kun fra energikilden til energiforbrukeren.
US 207/0286305 angår et overføringsapparat for digitale signaler til en bruker på en ledning hvor det er til stede et forsyningssignal for elektroniske anordninger. En utførelse omfatter en svitsjekonverter og midler for å variere svitsjefrekvensen til konverteren basert på et signal som skal overføres.
Et annet eksempel kan bli funnet i WO 2001/53656.
Hensikten med oppfinnelsen er å tileiebringe et system for å kommunisere fra undergrunnsutstyr over en energikabel/ledning/linje som benytter energi-/spenningsoverføringen til utstyret for å kommunisere fra utstyret nedihulls til oversiden.
Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av trekkene i patentkravene.
I en utførelse omfatter systemet for å kommunisere over en energikabel en energiledning (linje) forbundet med en energi-/spenningskilde i en ende, en svitsj-mode omformer forbundet med energiledningen i en annen ende for å omforme spenningen mottatt fra energikilden gjennom energiledningen, midler for å modulere svitsj-mode omformeren og en mottaker tilpasset til å motta og prosessere signaler fra svitsj-mode omformeren.
Energikilden er vanligvis en høyspenningskilde for å være i stand til å overføreenergien over store avstander med så lite tap som mulig. Energikilden er i en utførelse en dc spenningskilde.
Svitsj-mode omformeren er forbundet til energiledningen og omformer spenningen forsynt av energikilden til et mer egnet spenningsnivå for utstyret. Svitsj-mode omformeren er for eksempel en dc-dc omformer. I en utførelse er svitsj-mode omformeren en svitsj-mode inverter.
Svitsj-mode omformeren kan velges og/eller være utformet for å optimalisere svitsjefrekvensen. Raskere svitsjing forbedrer maksimal datarate og fører til mindre behov for å filtrere signalet. I en utførelse omfatter svitsj-mode omformeren silisiumkarbidtransistorer. Silisiumkarbidomformere er egnet for å operere ved høyere energi og høye temperaturnivåer. De har lav motstand og dermed lavere energitap og tillater rask svitsjing.
Driften av svitsj-mode omformeren genererer normalt rippel på energiledningen som forplanter seg gjennom energiledningen. Svitsj-moden kontrolleres av modulasjonsmidlene for å benytte rippel som bærer for dataoverføring. Svitsjingen er i en utførelse kontrollert for å generere rippeltidsserier som omfatter data på serieformat.
I en utførelse omfatter systemet midler for å redusere rippel fra svitsj-mode omformeren, for eksempel et filter. Filteret kan være forbundet med eller integrert i svitsj-mode omformeren. Filteret kan forme rippel til et egnet overføringsnivå, og etterlate en dc-spenning som har en viss mengde rippel.
Midlene for å modulere svitsj-mode omformeren kan være en hvilken som helst modulator som er egnet for å kontrollere svitsjingen av svitsj-mode omformeren. Midlene for å modulere svitsj-mode omformeren kan implementere flere modulasjonsmetoder. I en utførelse er dc-komponenten til modulasjonssignalet null. Dette vil sikre at lavspennings dc-utgangen fra svitsj-mode omformeren ikke endres av modulasjonen.
Eksempler på modulasjonsmetoder som kan implementeres av modulasjonsmidlene er bifasemodulasjon og frekvensskiftmodulasjon. Bifasemodulasjon gir større båndbredde og en svitsjenyttefaktor (duty factor) på 50%. Frekvensskiftmodulasjon kan gi nyttefaktor forskjellig fra 50%, men har smalere signalbåndbredde. Andre modulasjonsmetoder kan også benyttes, slik som for eksempel to-tone frekvensmodulasjon.
Signalene generert av modulasjonen av svitsj-mode omformeren vil forplante seg gjennom energiledningen og mottas av mottakeren. Mottakeren omfatter eller er forbundet med midler for å prosessere signalene. Prosesseringen kan omfatte omforming, demodulering og utgivelse av signalet. Demodulasjonsmetoden vil svare til modulasjonsmetoden.
I en utførelse omfatter mottakeren eller den er forbundet til en pulsomformer for å isolere det interessante signalet fra høyspenningssignalet. Pulsomformeren er i ette tilfellet arrangert foran demoduleringsmidlene.
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av eksempler og med referanse til de medfølgende figurene. Figur 1 viser et blokkdiagram av prinsippet for systemet i henhold til oppfinnelsen.
Figur 2 viser en utførelse av oppfinnelsen med flere detaljer.
Figur 3 viser et eksempel på en modulasjonssekvens.
Figur 1 viser et blokkdiagram av et system 10 i henhold til oppfinnelsen. En energikilde, i dette tilfellet en høyspennings DC energikilde (HVDC) 11 er tilveiebrakt ved oversiden av petroleumsbrønnen. HVDC-en er forbundet til en energiledning, kabelen 14, som fører ned inn i brønnen til utstyr/verktøy som er lokalisert nedihulls (ikke vist). Nedihulls er kabelen 14 forbundet til en svitsj-mode omformer 15 for å omforme/transformere høyspenningen lavere spenning 18 som kan benyttes av nedihullsutstyret. Svitsj-mode omformeren 15 er forbundet til eller omfatter modulasjonsmidler for å modulere svitsjingen basert på dataene som skal kommuniseres. I dette eksemplet er modulasjonsmidlene integrert i svitsj-mode omformeren 15. Data fra nedihullsustyr som kan kommuniseres til oversiden er for eksempel; loggedata, status for utstyret slik som temperatur, driftsmodus, eventuelle feiltilstander/alarmsignaler, etc. Dataene gis inn til modulasjonsmidlene som modulerer svitsj-mode inverteren i henhold til dataene som skal overføres.
Svitsj ehandlingen til DC/DC omformeren forårsaker at rippel-strøm forplanter seg langs kabelen 14. Modulasjonen av svitsj-mode inverteren forårsaker en modulasjon av rippel-strømmen som forplanter seg gjennom kabelen og kan mottas av en (puls)mottaker 13.1 denne utførelsen er en pulsomformer 12 arrangert mellom kabelen 14 og mottakeren 13. Mottakeren 13 demodulerer signalet og gir ut det demodulerte signalet.
Figur 2 viser en utførelse av oppfinnelsen med flere detaljer. Energikabelen 20 er typisk en koaksialkabel med høy kapasitans og lav impedans. Den mates med høyspennings DC via en pulsomformer 25 som er en del av mottakeren 22 lokalisert på oversiden.
Kabelen 20 mater nedihulls spenning til svitsj-mode omformeren 21 som omformer inngangsspenningen til en buss-spenning mer egnet for å mate motorer og annet nedihullsutstyr. Inverteren 21 omfatter en energisvitsjtransistor 24, for eksempel en høyhastighets SiC (silisiumkarbid) transistor. Svitsjesekvensen for transistoren 24 kontrolleres av en bifasemodulator 25. En kapasitans 23 reduserer rippel på ledningen og forbedrer dermed energioverføringen. Energikabelen 20 vil selv gi mest av inngangskapasitansen som behøves av inverteren.
Figur 3 viser en typisk bifasemodulasjonssekvens (Manchesterkodet) og tilvarende rippelsignal mottatt på oversiden. Bemerk tidsforsinkelsen relatert til forplantningen over en 3 km lang energioverføringskabel. Med denne modulasjonsteknikken, som ikke har en DC-komponent, vil utgangsspenningen typisk forbli nær halvparten av linjeinngangsspenningen som er velegnet for motordesign. En lastavhengig regulering kan utføres på oversiden basert på målinger av laststrømmen og nedihullspenningen. Hvis en nedihullsregulering er ønske, kan bruken av en totonemodulasjon kombineres med en nyttefaktorkontroll av utgangsspenningen fra inverteren.
Claims (6)
1. System for å kommunisere over en energikabel, omfattende - en energilinje (20) som løper gjennom en petroleumsbrønn og som er forbundet med en høyspennings dc-energikilde i en ende,karakterisert ved- en svitjs-mode omformer forbundet til energilinjen i den andre enden for å omforme spenning mottatt fra høyspennings dc-energikilden gjennom energilinjen, idet svitsj-mode omformeren omfatter en energisvitsjtransistor (24), - en bifasemodulator (25) som kontrollerer svitsjesekvensen til energisvitsjtransistoren (24) basert på data som skal kommuniseres, og - en mottaker (22) anordnet ved energikildeenden og tilpasset til å detektere og prosessere ripplesignaler fra svitsj-mode omformeren som forplanter seg på energilinjen.
2. System i henhold til krav 1,karakterisert vedat kabelkapasitansen tilveiebringer inngangskapasitansen til svitsj-mode omformeren.
3. System i henhold til krav 1,karakterisert vedat energikabelen strekker seg fra over jorden inn i undergrunnen og at energikilden og mottakeren er lokalisert på overflaten og svitsj-mode omformeren er lokalisert nedihulls.
4. System i henhold til krav 1,karakterisert vedat svitsj-mode omformeren omfatter silisiumkarbidtransistorer.
5. System i henhold til krav 1,karakterisert vedat det benyttes rask svitsjing for å oppnå forbedret dataoverføringsrate.
6. System i henhold til krav 1,karakterisert vedat det er anordnet filtre i forbindelse med svitsj-mode omformeren og/eller mottakeren for å forbedre signalkarakteristikk og redusere effekttap i kabelen.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20093173A NO334200B1 (no) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn |
| US13/502,443 US8842744B2 (en) | 2009-10-19 | 2010-10-19 | System for communicating over a power cable |
| EP10768232.0A EP2491660B1 (en) | 2009-10-19 | 2010-10-19 | System for communicating over a power cable |
| PCT/EP2010/065709 WO2011048090A1 (en) | 2009-10-19 | 2010-10-19 | System for communicating over a power cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20093173A NO334200B1 (no) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20093173A1 NO20093173A1 (no) | 2011-04-20 |
| NO334200B1 true NO334200B1 (no) | 2014-01-13 |
Family
ID=43417015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20093173A NO334200B1 (no) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8842744B2 (no) |
| EP (1) | EP2491660B1 (no) |
| NO (1) | NO334200B1 (no) |
| WO (1) | WO2011048090A1 (no) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2621113A1 (en) * | 2012-01-26 | 2013-07-31 | Vetco Gray Controls Limited | Communicaton in a subsea well control system |
| GB2543181B (en) * | 2014-07-30 | 2020-10-21 | Halliburton Energy Services Inc | Battery-powered downhole tools with a timer |
| US9683438B2 (en) | 2014-09-18 | 2017-06-20 | Baker Hughes Incorporation | Communication between downhole tools and a surface processor using a network |
| CN105179012B (zh) * | 2015-07-14 | 2017-12-29 | 西南石油大学 | 一种智能钻柱中基于电力线载波双工信息通信系统及方法 |
| US10110013B2 (en) * | 2015-07-24 | 2018-10-23 | General Electric Company | Downhole switch assemblies and methods |
| KR101869436B1 (ko) | 2017-02-08 | 2018-06-20 | 주식회사 주안상사 | 증진된 피부 생활성을 가지는 화장료 조성물 |
| CN113014290B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-04-21 | 拓小拓科技(天津)有限公司 | 基于直流载波的井下双向通信系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4583093A (en) * | 1983-08-16 | 1986-04-15 | Halliburton Company | Telemetry driving circuit |
| US4995058A (en) * | 1987-11-04 | 1991-02-19 | Baker Hughes Inc. | Wireline transmission method and apparatus |
| US5172717A (en) * | 1989-12-27 | 1992-12-22 | Otis Engineering Corporation | Well control system |
| US5995020A (en) * | 1995-10-17 | 1999-11-30 | Pes, Inc. | Downhole power and communication system |
| US5975058A (en) * | 1998-10-13 | 1999-11-02 | Outboard Marine Corporation | Start-assist circuit |
| WO2001053656A1 (en) | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Haliburton Energy Services, Inc. | Downhole electrical transmission system |
| US20020036085A1 (en) * | 2000-01-24 | 2002-03-28 | Bass Ronald Marshall | Toroidal choke inductor for wireless communication and control |
| GB0505855D0 (en) * | 2005-03-22 | 2005-04-27 | Expro North Sea Ltd | Signalling downhole |
| US8232667B2 (en) * | 2006-02-24 | 2012-07-31 | Bendix Commercial Vehicle Systems Llc | System and method for data transmission over a power line of a switch mode power supply by frequency modulating the switch frequency thereof |
| ITMI20060487A1 (it) | 2006-03-17 | 2007-09-18 | St Microelectronics Srl | Apparato di trasmissione di segnali digitali su una linea di alimentazione di dispositivi elettronici e relativo metodo |
| AU2008242796B2 (en) * | 2007-04-20 | 2011-07-07 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Electrically isolating insulated conductor heater |
-
2009
- 2009-10-19 NO NO20093173A patent/NO334200B1/no not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-10-19 US US13/502,443 patent/US8842744B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-19 WO PCT/EP2010/065709 patent/WO2011048090A1/en not_active Ceased
- 2010-10-19 EP EP10768232.0A patent/EP2491660B1/en not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20093173A1 (no) | 2011-04-20 |
| WO2011048090A1 (en) | 2011-04-28 |
| US8842744B2 (en) | 2014-09-23 |
| US20120263243A1 (en) | 2012-10-18 |
| EP2491660A1 (en) | 2012-08-29 |
| EP2491660B1 (en) | 2013-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO334200B1 (no) | System for å kommunisere over en energikabel i en petroleumsbrønn | |
| US9858810B2 (en) | Arrangement and method for controlling and/or monitoring a subsea device | |
| RU2011136721A (ru) | Способы и системы для скважинной телеметрии | |
| CN105450265B (zh) | 水下信电耦合非接触式双向传输接插件 | |
| AU2012258366B2 (en) | Transmitting electrical power and communication signals | |
| CN104299385A (zh) | 用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统 | |
| US9755696B2 (en) | Method, based on composite modulation, of data transmission between power electronic devices without communication line | |
| EP1344329A1 (en) | Power line communications system | |
| NO349010B1 (en) | Downhole network interface unit for monitoring and control | |
| CN104635272A (zh) | 一种分布式高密度电法仪器 | |
| CN111404580B (zh) | 一种电力线功率信号复合传输系统及传输方法 | |
| CN115822573A (zh) | 用于油气井电控工具的单芯电缆实时数据传输方法及系统 | |
| CN110847820B (zh) | 一种用于旋转导向工具的随钻信号与供电短传系统 | |
| CN104180862B (zh) | 两线制流量计变送器、流量计及流量计系统 | |
| CN113014290B (zh) | 基于直流载波的井下双向通信系统 | |
| CN104753565A (zh) | 一种内置电力猫装置及其连网方法 | |
| AU2011202452B9 (en) | Extending the life of a compromised umbilical | |
| NO20160231A1 (en) | Method, modem and system for communication of digital data on subsea power line | |
| CN205123728U (zh) | 电缆信号检测器 | |
| NO342772B1 (no) | Fremgangsmåte og apparat for kommunikasjon i brønnmiljø | |
| CN201778818U (zh) | 曼彻斯特数据传递增效装置 | |
| EP2624469B1 (en) | Transmitting electrical power and data | |
| CN103532723B (zh) | 一种poe电源接收设备 | |
| JP2007251235A (ja) | データ伝送システム | |
| KR20120019533A (ko) | 대기전력 절감을 위한 전력선 통신장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |