[发明专利]井下传感器的接地故障免疫传感器电源

说明书

用于井下传感器的接地故障免疫电力和数据传送系统通过三相电力电缆连接到井下马达。交流电源和传感器数据模块在某时间电连接到从三根导线(相位)中选择的两根导线(相位)中的一根，以向所述井下传感器提供电力和数据信号。如果在所述两个连接相位中的一个上检测到接地故障，则隔离模块隔离接地相位，并切换到未接地的连接相位以继续传输电力和数据信号。交流电源的频率、数据通信频率和控制所述井下马达的驱动器的开关频率彼此正交以减轻干扰。地面到井下的通信可以通过调整由处理器控制的交流电源的电压、频率和/或相位进行。

技术领域

本公开整体涉及井下电力系统，并且更具体地讲涉及用于井下传感器的接地故障免疫电力和数据传送系统。

背景技术

人工举升系统，例如电潜泵(ESP)系统，通常用于碳氢化合物生产井，以将流体从井中向上泵送到地面。传统的ESP系统通常包括离心泵，该离心泵由均位于地面的三相电压源和变速驱动器驱动，所述三相电压源通过三相电力电缆将三相电力输送到井下马达。另外，地面和井下传感器之间的数据信号也通过电力电缆传输。这种信号包括与井下部件的性能和井下测量有关的各种数据。

然而，当一个或多个相位沿着电力电缆接地时会出现问题。当发生这种情况时，取决于电缆接地的位置，数据传输不可靠或不可能通过电力电缆。

因此，本领域需要一种用于井下环境的接地故障免疫电力和数据传送系统。

附图说明

根据以下给出的具体实施方式以及本公开的各种实施方案的附图，将更全面地理解本公开的各种实施方案。在附图中，相同的附图标记可以表示相同或功能类似的元件

图1是根据本公开的某些说明性实施方案的利用接地故障免疫电力和数据传送系统的井系统的示意图。

图2是示出了接地故障免疫电力和数据传送系统的说明性实施方案的操作和特征的简化框图图解。

图3是用于调整图2所示的接地故障免疫电力和数据传送系统中实施的电源并切换相位的工作流的流程。

图4是可以实现本公开的实施方案的说明性计算机系统的框图。

具体实施方式

下文描述本公开的说明性实施方案和相关方法，因为它们可以用于井下传感器的接地故障免疫电力和数据传送系统。本公开的实施方案涉及开发用于具有电潜泵的油井的井下传感器的电源，所述电源即使当潜油马达的相位中的一个接地时也可操作并且不干扰数据通信和耦合到潜油马达的驱动器的开关频率。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实现方式或方法的所有特征。当然可以理解的是，在任何这样的实际实施方案的开发中，必须做出许多实现方式特定的决定以实现开发者的特定目标，诸如遵守与系统相关和商业相关的约束，这些约束将在一种实现方式与另一种实现方式间变化。此外，应理解，这样的开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员，这将是常规任务。考虑以下描述和附图，本公开的各种实施方案和相关方法的其他方面和优点将变得显而易见。

如本文所述，本公开的说明性实施方案提供了用于井下传感器的接地故障免疫电力和数据传送系统。在通用的实施方案中，在地面的三相电源通过三导线电缆向井下马达(例如ESP马达)提供三相电力。井下传感器模块通过Y形点连接与井下马达连接。在地面的交流(AC)电源在某时间电连接到从三根导线(相位)中选择的两根导线(相位)中的一根，以由此将AC电力信号提供给井下传感器模块。在地面的传感器数据模块在两根导线(相位)的时间也电连接到相同的一根导线(相位)，以进行数据信号向/从井下传感器模块的通信。隔离模块连接在AC电源和传感器数据模块与两根导线之间，以响应于沿着隔离导线发生的接地故障而选择性地隔离两根导线中的一根。因此，AC电源和传感器数据模块均一次连接到一根导线(相位)。当在连接的导线(相位)上检测到接地故障时，将从该导线切换到连接至隔离模块的两根导线中的另一根导线(相位)。