В режиме реального времени: система передачи данных для горизонтальных скважин
https://www.traditionrolex.com/42
4 сентября 2023
Просмотров: 351
Ученые из Пермского политехнического университета разработали систему передачи данных, предназначенную для бурения горизонтальных скважин. Канал связи позволяет транслировать большой объем информации от забоя до устья скважины в режиме реального времени.
Одним из факторов, определяющих эффективность разработки нефтяных месторождений, является качественный мониторинг работы скважины, включая информацию о технологических параметрах бурения. Операторы месторождений применяют для этой цели телеметрические системы с различными каналами передачи данных. Наиболее эффективным является кабельный канал, обеспечивающий двухстороннюю передачу данных с высокой скоростью (до 1 Мбит/с). Однако этот метод пока что мало используется – как из-за сложности размещения кабеля в теле трубы без нарушения ее прочностных характеристик, так и «проблемной» передачи сигнала через стыки между трубами.
Решить эту проблему попытались ученые Пермского политехнического университета, которые создали систему передачи данных в виде колонны стыкующихся труб, с проложенным в ее стенке медным кабелем. Базовым элементом системы стала бурильная труба диаметром 165 мм и длиной 9,5 м. Авторы исследования фрезеровали вдоль наружной стенки трубы паз в виде хвоста ласточки, а затем уложили в этот паз двухпроводной медный кабель диаметром 1,7 мм и закрепили его клеем. Затем ученые разместили на концах трубы индуктивные катушки, предназначенные для передачи данных от одной трубы к другой за счет возбуждения электромагнитной индукции. В результате при монтаже колонны катушки соседних труб «замыкались» друг на друга. Индукция, возбуждаемая на одной катушке, передавалась на другую, что регистрировалось модулем передачи данных, разработанным в рамках исследования.
«Передача данных осуществляется следующим образом. Отправляемые данные с платы управления кодируются пакетами цифровых сообщений. Эти цифровые сообщения последовательно передаются к модулю передачи данных, который осуществляет преобразование информационного пакета в токовый сигнал с заданными характеристиками. Ток передается в индукционную катушку, при прохождении через которую возникает электромагнитное индукционное поле. Оно передается на соседнюю катушку, включенную в сеть со следующим модулем», – цитирует Пермский Политех одного из авторов исследования, доктора технических наук Сергея Чернышева.
Ключевым элементом модуля передачи данных стала микросхема, обеспечивающая двунаправленную связь между двумя изолированными устройствами через медный кабель. Микросхема осуществляла кодировку и декодировку логических данных в последовательность импульсов длительностью 120 наносекунд. Скорость передачи составила 1 Мбит/с при длине кабеля до 10 м. В результате ученым удалось создать высокоскоростной двусторонний канал связи, обеспечивающий передачу данных от забоя до устья скважины в режиме реального времени. Разработка может быть востребована на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти, для освоения которых используется горизонтальное бурение.
Источник
Одним из факторов, определяющих эффективность разработки нефтяных месторождений, является качественный мониторинг работы скважины, включая информацию о технологических параметрах бурения. Операторы месторождений применяют для этой цели телеметрические системы с различными каналами передачи данных. Наиболее эффективным является кабельный канал, обеспечивающий двухстороннюю передачу данных с высокой скоростью (до 1 Мбит/с). Однако этот метод пока что мало используется – как из-за сложности размещения кабеля в теле трубы без нарушения ее прочностных характеристик, так и «проблемной» передачи сигнала через стыки между трубами.
Решить эту проблему попытались ученые Пермского политехнического университета, которые создали систему передачи данных в виде колонны стыкующихся труб, с проложенным в ее стенке медным кабелем. Базовым элементом системы стала бурильная труба диаметром 165 мм и длиной 9,5 м. Авторы исследования фрезеровали вдоль наружной стенки трубы паз в виде хвоста ласточки, а затем уложили в этот паз двухпроводной медный кабель диаметром 1,7 мм и закрепили его клеем. Затем ученые разместили на концах трубы индуктивные катушки, предназначенные для передачи данных от одной трубы к другой за счет возбуждения электромагнитной индукции. В результате при монтаже колонны катушки соседних труб «замыкались» друг на друга. Индукция, возбуждаемая на одной катушке, передавалась на другую, что регистрировалось модулем передачи данных, разработанным в рамках исследования.
«Передача данных осуществляется следующим образом. Отправляемые данные с платы управления кодируются пакетами цифровых сообщений. Эти цифровые сообщения последовательно передаются к модулю передачи данных, который осуществляет преобразование информационного пакета в токовый сигнал с заданными характеристиками. Ток передается в индукционную катушку, при прохождении через которую возникает электромагнитное индукционное поле. Оно передается на соседнюю катушку, включенную в сеть со следующим модулем», – цитирует Пермский Политех одного из авторов исследования, доктора технических наук Сергея Чернышева.
Ключевым элементом модуля передачи данных стала микросхема, обеспечивающая двунаправленную связь между двумя изолированными устройствами через медный кабель. Микросхема осуществляла кодировку и декодировку логических данных в последовательность импульсов длительностью 120 наносекунд. Скорость передачи составила 1 Мбит/с при длине кабеля до 10 м. В результате ученым удалось создать высокоскоростной двусторонний канал связи, обеспечивающий передачу данных от забоя до устья скважины в режиме реального времени. Разработка может быть востребована на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти, для освоения которых используется горизонтальное бурение.
Источник