Способ повышения ресурса работы системы телеметрии
METHOD FOR INCREASING THE TELEMETRY SYSTEM OPERATING RESOURCE

Заявленное изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, к исследованию или инспектированию скважин, предназначено для повышения ресурса работы системы телеметрии, обеспечивая прием и передачу информационных данных и электрической энергии к исполнительным приборам и механизмам при эксплуатации скважин для добычи флюида.
Одной из наиболее важных задач на современном уровне развития телеметрического оборудования в нефтедобывающей отрасли является повышения надежности и ресурса работы системы телеметрии, в связи с этим широко используют различные устройства и способы, направленные на решение такой задачи.
Близкое решение известно из уровня техники, патент РФ 180608U1 в котором описывается погружной блок, который содержит как минимум основной дублирующий модуль, основной модуль, включающий устройство приема и обработки информации, управляющее электронным ключом и предназначенное для сбора информационных данных с измерительных узлов. В качестве измерительных узлов могут быть использованы, в частности, датчики температуры, давления, вибрации и пр.
При подаче напряжения питания на погружной блок включаются все его модули и формируются необходимые напряжения питание для работы устройства приема и обработки информации. Когда основной модуль находится в рабочем режиме, устройство приема и обработки информации осуществляет электронный опрос измерительных узлов и преобразует текущие показания, которые с помощью электронного ключа передаются на наземный блок.
При отказе основного модуля, поступает сигнал с наземного блока для того, чтобы основной дублирующий модуль начал функционировать как основной модуль, который также считывает данные с включенных измерительных узлов.
Недостатком известной полезной модели является то, что для передачи достоверных данных и повышения надежности погружного блока в условиях предельных температур дополнительно применяют основные дублирующие модули, что  усложняет систему телеметрии и уменьшает технико-экономические показатели системы. Не учтено постоянное функционирование измерительных узлов погружного блока, которые считывают информационные данные при функционировании основного и дублирующего модулей погружного блока, что приводит к дополнительному потреблению электрического питания.
Схожим недостатком характеризуется и способ коммутации блоков датчиков телеметрической системы передачи информации [Патент РФ № RU2694984C1, МПК E21B 47/12, 2018 г.], в котором дополнительно подключают, как минимум, один  дублирующий функции погружной блок, который обеспечивает надежность погружного блока и непрерывную передачу данных с измерительных узлов за счет возможности резервирования и дублирования функций. Предложенное техническое решение способа коммутации усложняет технически систему телеметрии, при этом возникают дополнительные затраты на передачу и распределение электрического питания в системе телеметрии.
Ближайшим аналогом выбран патент на изобретение системы передачи телеметрической информации [патент РФ № RU2230187C2, МПКЕ21В 47/00, 2004 г.], где напряжение питания от наземного блока, включающего источник питания, устройство приема и обработки информации подают к погружному блоку. Погружной блок содержит устройство приема и обработки информации, который управляет электронным ключом и коммутационными элементами связи измерительных узлов и собирает электронные сигналы  измерительных узлов. Устройство приема и обработки информации погружного блока генерируют импульсный сигнал, который передают на устройство приема и обработки информации наземного блока.
Недостатком приведенного изобретения является отсутствие технического решения направленного на надежность системы телеметрии. Не учтено постоянное нахождение измерительных узлов под напряжением питания в системе телеметрии, при этом происходит дополнительная затрата электрической энергии, что приводит к уменьшению ресурса работы измерительных узлов и погружного блока, соответственно и системы телеметрии в целом.
Технической задачей изобретения является повышение ресурса работы системы телеметрии при обеспечении получения телеметрических данных, не применяя дополнительных резервных и дублирующих функций элементов системы.
Технический результат от реализации изобретения заключается в увеличении рабочего ресурса системы погружной телеметрии и достигается тем, что способ уменьшает воздействие напряжение питания в измерительных узлах погружного блока и обеспечивает передачу данных и получение результатов телеметрических данных, не усложняя систему телеметрии дополнительными, резервными и дублирующими функциями элементов системы, что также уменьшает габариты устройства.
Решение задачи обуславливается совокупностью следующих существенных признаков.
Согласно способу повышения ресурса работы системы телеметрии, подают напряжение питания от наземного блока к погружному блоку, где после установления напряжение питания на коммутационных элементах связи измерительных узлов посредством устройства приема и обработки информации подают управляющий сигнал включения на коммутационные элементы связи измерительных узлов и электронный ключ.
После чего электронным ключом поочередно с заданным интервалом времени включают каждый измерительный узел и проводят электронный опрос каждого измерительного узла.
После опроса поочередно с заданным интервалом времени электронным ключом снимают напряжение питания с каждого измерительного узла.
Измерительные узлы включают после каждого цикла измерения сопротивления изоляции в цепи на заданный интервал времени.
Заданный интервал времени высчитывают исходя из времени необходимого одному измерительному узлу на включение, выполнение электронного опроса и снятие напряжение питания. Посредством устройства приема и обработки информации погружного блока собирают электронные сигналы  измерительных узлов, генерируют импульсный сигнал и передают на устройство приема и обработки информации наземного блока.
Сущность заявляемого технического решения поясняется, но не ограничивается, графическим материалом:
фиг. -  блок-схема работы системы телеметрии.
Способ повышения ресурса работы системы телеметрии, реализуется в системе передачи телеметрической информации.
Система передачи телеметрической информации включает взаимодействующие через силовой кабель 2 наземный 1 и погружной блоки 3.
Силовой кабель 2 предназначен для питания электродвигателей с различными установками, например установка электроцентробежного насоса. Параметры электродвигателей контролируются в системе телеметрии посредством передачи данных от измерительных узлов (ИУ) 7 погружного блока (ПБ) 3  к наземному блоку (НБ) 1. Силовой кабель 2 представляет собой линию передачи данных и электрической энергии с наземного блока (НБ) 1.
Наземный блок (НБ)1 содержит источник питания и устройство приема и обработки информации (УПОИ) 4, где регистрируются полученные результаты данных с погружного блока (ПБ) 3.
ПБ 3 позволяет контролировать параметры погружного электродвигателя (ПЭД), такие как температура масла в ПЭД, уровень вибрации, давление и пр., а также параметры флюида на входе и выходе насоса, например давление, температура и пр.
Погружной блок (ПБ) 3 содержит основной модуль, высокотемпературный блок электроники, включающий устройство приема и обработки информации (УПОИ) 4, коммутационные элементы связи измерительных узлов (КЭ) 5, электронный ключ (ЭК) 6, измерительные узлы (ИУ) 7 и может включать устройство фильтрации и защиты, стабилизатор напряжения.
При подаче питающего напряжения ПБ 3 приводится в действие. В погружном блоке 3, в блоке электроники УПОИ 4  выполняют электронный опрос измерительных узлов и генерируют импульсный сигнал , который передает на устройство приема и обработки информации наземного блока.
Устройство приема и обработки информации (УПОИ) 4 силовым кабелем 2 прямо соединено с источником питания НБ 1 и постоянно находится под напряжением питания. УПОИ 4 управляет коммутационными элементами связи измерительных узлов (КЭСИУ) 5 и электронным ключом  (ЭК) 6. В качестве УПОИ 4 может быть использован, в частности, универсальный микроконтроллер.
Коммутационные элементы связи измерительных узлов (КЭСИУ) 5 представляют собой полупроводниковые приборы, которые после установления напряжение питания, получают управляющий сигнал включения измерительных узлов с УПОИ 4. В одном из возможных вариантов реализации, в качестве КЭСИУ могут быть использованы полевые транзисторы.
Электронный ключ (ЭК) 6 предназначен для поочередного включения с заданным интервалом времени каждого измерительного узла (ИУ) 7. УПОИ 4 управляет ЭК 6 за счет подачи управляющего сигнала включения. После электронного опроса ЭК 6 поочередно с заданным временем выключает ИУ 7, за счет этого ИУ 7 находятся во включенном состоянии минимальное количество времени, что увеличивает срок их службы, что в результате повышает надежность ПБ 3 и ресурс работы системы в целом.
Количество ЭК 6 может варьироваться от одного до N и зависит от количества измерительных узлов (ИУ) 7, где N ≤ ИУ.
В качестве ЭК 6 могут быть использованы, в частности, транзисторные ключи.
Заданный интервал времени является временем необходимым на включение, выполнение электронного опроса и выключение ИУ 7, при этом во время передачи данных с УПОИ 4 погружного блока  3 на НБ 1 измерительные узлы 7 находятся в выключенном состоянии.
В качестве измерительных узлов могут быть использованы, в частности, датчики температуры, давления, вибрации и пр.
Таким образом, обеспечивается увеличение срока службы ПБ 3, снижение потребляемой мощности и повышение ресурса работы системы телеметрии.
Способ реализуется следующим образом.
В первом цикле наземный блок (НБ) 1 на линию связи ПЭД через силовой кабель 2 передает отрицательное напряжение питания, замеряет и высчитывает данные сопротивления изоляции.
В следующем цикле после подачи положительного напряжение питания от наземного блока 1 к погружному блоку 3, напряжение питания подают на устройство приема и обработки информации (УПОИ) 4 ПБ 3, при этом измерительные узлы 7 находятся в выключенном состоянии.
После подачи напряжения питания на коммутационные элементы связи измерительных узлов 5, с УПОИ 4 подают управляющий сигнал включения на КЭСИУ 5 и ЭК 6.
Электронный ключ (ЭК) 6 поочередно с заданным интервалом времени включает каждый измерительный узел 7 и проводят электронный опрос каждого измерительного узла.
ЭК 6 поочередно с заданным интервалом времени снимают напряжение питания с каждого измерительного узла 7.
Измерительные узлы 7 включают после каждого цикла измерения сопротивления изоляции в цепи на заданный интервал времени.
При этом заданный интервал времени определяют исходя из времени необходимого одному измерительному узлу 7 на включение, выполнение электронного опроса и снятие напряжение питания с ИУ 7.
После выполнение электронного опроса и снятие напряжение питания с ИУ 7, посредством УПОИ 4 собирают электронные сигналы измерительных узлов (ИУ) 7. После чего с помощью УПОИ 4 генерируют импульсный сигнал и передают на устройство приема и обработки информации наземного блока 1.
В итоге, измерительные узлы (ИУ) 7 находятся под уменьшенным воздействием напряжение питания, выполняя заданные функции передачи данных в полном объеме, в течение заданного времени в ПБ 3, что увеличивает срок их службы, что в результате повышает надежность ПБ 3. Также описанная схема позволяет уменьшить элементную базу, что приводит к уменьшению габаритов устройства и расширяет возможности его эксплуатации в скважинах малого диаметра.
Заявленное изобретение повышает ресурс работы системы телеметрии, при этом обеспечивает передачу и получение данных, не применяя дополнительных резервных и дублирующих функций элементов системы, повышая технико-экономические показатели системы за счет экономии электрической энергии, времени, отсутствия необходимости во внедряемых элементах системы.