用于电子潜水泵的接地故障免疫数据测量系统的系统与方法技术方案

提供了用于电动潜水泵的接地故障免疫数据测量系统的系统与方法。耦接至ESP的数据测量系统包括：地面单元，其耦接至三相电力电缆，用于给ESP的三相电机供电；以及井下单元，其耦接至所述ESP的电机，并且位于井中的井下。井下单元包括传感器并且配置为生成频率调制载波信号，用于将传感器数据运载至地面单元。每一路频率调制载波信号运载相同的传感器数据并且调制为不同的频率。载波信号穿过ESP电机的各电机绕组进行分流，并且通过电容性耦接分流到三相电力电缆上。此外，运载控制数据的另一载波信号可以从地面单元传输至井下单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及与井中的井下电动潜水泵配合使用的数据测量系统，并且更具体地，涉及用于此类系统的数据传输和接地故障保护。
技术介绍
采用各种钻井系统和生产系统以从地球寻找并提取石油、天然气、以及其他资源。这种系统的油井由于油藏的各种条件可能具有减少的产量，并且使用机械采油系统以改善石油产量。一些机械采油系统可以使用井下电动潜水泵以将石油抬升到地面以进行采收。电动潜水泵可以从地面接收电力，例如通过沿生产管道部署的电缆。电动潜水泵组还可以包括测量各种参数的数据测量系统。该数据测量系统通常从泵电力电缆接收电力并且通过电机绕组传输数据，并且经由电力电缆向地面传输数据。然而，这种系统的数据传输速率受电机绕组和电力电缆的电阻抗的限制。此外，这种系统在发生部分或完全接地故障时不能传输数据。
技术实现思路
本文提供了用于电动潜水泵的接地故障免疫数据测量系统的系统与方法的各种实施例。在一些实施例中，提供了一种耦接至电动潜水泵(ESP)的数据测量系统。所述系统包括：地面单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦接至电动潜水泵(ESP)的数据测量系统，所述系统特征在于：地面单元，其耦接至三相电力电缆，所述三相电力电缆耦接至所述ESP的三相电机井下单元，其耦接至所述ESP的所述电机并且位于井中的井下，所述井下单元包括：多个传感器；处理器，其耦接至所述传感器并且配置为接收传感器数据；以及调制器，其耦接至所述处理器并且配置为生成至少三路频率调制载波信号，用于将所述传感器数据运载至所述地面单元，多路频率调制载波信号中的每一路运载相同的传感器数据并且调制为独有的频率；其中所述井下单元电容性地耦接至所述ESP的所述电机的电机绕组，并且配置为穿过电容性耦接并且通过所述三相电力电缆向所述地面单元传输所述至少三路...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.28 US 13/952,6331.一种耦接至电动潜水泵(ESP)的数据测量系统，所述系统
特征在于：
地面单元，其耦接至三相电力电缆，所述三相电力电缆耦接至
所述ESP的三相电机
井下单元，其耦接至所述ESP的所述电机并且位于井中的井下，
所述井下单元包括：
多个传感器；
处理器，其耦接至所述传感器并且配置为接收传感器数据；
以及
调制器，其耦接至所述处理器并且配置为生成至少三路频
率调制载波信号，用于将所述传感器数据运载至所述地面单元，
多路频率调制载波信号中的每一路运载相同的传感器数据并且
调制为独有的频率；
其中所述井下单元电容性地耦接至所述ESP的所述电机的电机
绕组，并且配置为穿过电容性耦接并且通过所述三相电力电缆向所述
地面单元传输所述至少三路载波信号。
2.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征
在于：
解调器，其配置为对所述至少三路载波信号进行解调；以及
处理器，其配置为从解调的载波信号中提取传感器数据。
3.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征
在于：
调制器，其配置为提供频率调制控制数据载波信号，其中所述
地面单元配置为穿过所述电容性耦接并且通过所述三相电力电缆向
所述井下单元传输所述控制数据载波信号。
4.如权利要求3所述的数据测量系统，其中所述频率调制控制
数据载波信号特征在于160kHz处的载波信号。
5.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征
在于：
多个分压器；以及
多个载波振幅比较器，其配置为从所述至少三路载波信号中提
取载波振幅数据。
6.如权利要求1所述的数据测量系统，还特征在于：
耦接至所述地面单元的计算机，其中所述地面单元向所述计算
机传输传感器数据。
7.如权利要求6所述的数据测量系统，其中所述地面单元从所
述计算机接收控制数据。
8.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元布置
在用于所述ESP的控制器的外壳中。
9.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元耦接
至AC电压源。
10.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述至少三路频
率调制载波信号包括64kHz处的第一载波信号、96kHz处的第二载波
信号、以及128kHz处的第三载波信号。
11.如权利要求1所述的数据测量系统，其中耦接至所述处理
器的所述调制器配置为通过频率键控生成所述至少三路频率调制载
波信号。
12.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述多个传感器
特征在于：温度传感器、压力传感器、振动传感器、以及电压传感器。
13.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述多个传感器
特征在于流量计，其包括具有多个差压换能器的差压传感器。
14.如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述井下单元特
征在于非隔离电源，其中所述非隔离电源特征在于：
输入滤波器，其配置为从所述ESP的Y-点接受输入功率；
开关前置调节器，其耦接至所述输入滤波器并且配置为提供中
间DC电压；
降压后置调节器，其配置为接收所述中间DC电压并且提供第一
输出DC电压和第二输出DC电压。
15.一种从井的井下区域传输数据的方法，所述方法特征在于
步骤：
从位于数据测量系统的井下单元中的多个传感器接收传感器数
据，所述井下单元位于所述井的井下区域中；
通过所述井下单元的调制器将所述传感器数据编码到至少三路
频率调制载波信号中；
通过所述井下单元的复用器对所述至少三路载波信号进行复用
以产生复用的载波信号；
通过穿过电动潜水泵(ESP)的三相电机的每个电机绕组的电容
性耦接将所述复用的载波信号分流到三相电缆；和
通过三相电力电缆的每一条线路向地面单元传输所述复用的载
波信号。
16.如权利要求15所述的方法，还特征在于步骤：
在所述井的地面处的地面单元接收所述复用的载波信号。
17.如权利要求16所述的方法，还特征在于步骤：
通过所述地面单元的解调器对所述复用的载波信号进行解码。
18.如权利要求17所述的方法，还特征在于步骤：
通过所述地面单元的处理器从解码的载波...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·肖，迈克尔·曼宁，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA