Телеметрическое оборудование для систем с многофазным электрическим двигателем

Телеметрическое оборудование для систем с многофазным электрическим двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В данной заявке испрашиваются преимущества и приоритет по предварительной заявке на патент США № 61/760057, поданной 2 февраля 2013 года и включенной в данное описание посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Оборудование искусственного подъема, такое как электрические погружные насосы (ЭПН), может быть задействовано для решения любых задач откачивания. Например, там где течение вещества затруднено под действием имеющихся сил природы, ЭПН могут использоваться для искусственного подъема этого вещества. Чтобы обеспечить получение энергии для питания электродвигателя, ЭПН подсоединяют к кабелю или кабелям, которые, в свою очередь, соединены с силовым приводом. В некоторых случаях ЭПН может быть использован с одним или несколькими датчиками (например, измерительным прибором или измерительными приборами). Передача информации с использованием оборудования ЭПН может осуществляться через силовой кабель, который, в зависимости от типа применения, может иметь длину порядка сотен метров или более. Различные технологии, способы и т.д., раскрытые в данном описании, относятся к схеме, например, к схеме связи, к схеме, которая может способствовать связи и т.д.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой, при этом схема телеметрии генерирует телеметрические сигналы AC (переменного тока); многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; и фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем фильтр настройки пропускает и усиливает телеметрические сигналы AC, генерируемые схемой телеметрии, при этом телеметрические сигналы AC передаются к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой. Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный двигатель содержит точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; фильтр настройки, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, при этом фильтр настройки пропускает и усиливает полосу частот сигналов, передаваемых к многофазному силовому кабелю через точку соединения звездой; и линейный заградитель, функционально связанный с многофазным силовым кабелем, причем линейный заградитель ослабляет помехи в полосе частот, а фильтр линейного заградителя имеет импеданс, уменьшающий потерю полосы частот сигналов для режима системы с замыканием на землю. Система электрического погружного насоса может содержать многофазный электрический двигатель, функционально связанный с гидравлическим насосом, причем многофазный электрический двигатель содержит точку соединения звездой; многофазный силовой кабель, функционально связанный с многофазным электрическим двигателем; схему телеметрии, функционально связанную с точкой соединения звездой; и схему разбалансировки, соединенную со схемой телеметрии и с многофазным силовым кабелем для разбалансировки точки соединения звездой согласно телеметрическому протоколу. Также описаны другие различные устройства, системы, способы, и т.д.

[0004] Раскрытие изобретения приведено для ознакомления с выбором концепций, которые более подробно описаны ниже. Данное раскрытие не предназначено ни для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного изобретения, ни для пояснения ограничений рамок объема патентных притязаний.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Признаки и преимущества описанных вариантов осуществления изобретения станут более понятны после изучения нижеследующего описания совместно с прилагаемыми чертежами.

[0006] На фиг.1 изображены примеры оборудования в геологических средах;

[0007] На фиг.2 изображен пример системы электрического погружного насоса;

[0008] На фиг.3 изображены примеры оборудования;

[0009] На фиг.4 изображены примеры оборудования;

[0010] На фиг.5 изображен пример системы;

[0011] На фиг.6 изображен пример системы;

[0012] На фиг.7 изображен пример схемы и датчиков;

[0013] На фиг.8 изображены примеры сценариев;

[0014] На фиг.9 изображен пример системы;

[0015] На фиг.10 изображен пример системы;

[0016] На фиг.11 изображен пример системы;

[0017] На фиг.12 изображен пример системы;

[0018] На фиг.13 изображен пример системы;

[0019] На фиг.14 изображен пример системы;

[0020] На фиг.15 изображен пример системы;

[0021] На фиг.16 изображен пример системы;

[0022] На фиг.17 изображен пример способа;

[0023] На фиг.18 изображен пример фильтра настройки;

[0024] На фиг.19 изображен пример линейного заградителя;

[0025] На фиг.20 изображен пример полосового фильтра;

[0026] На фиг.21 изображены графики, связанные с телеметрией; и

[0027] На фиг.22 изображены примерные компоненты системы и компоненты сетевой системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0028] Последующее описание включает в себя вариант осуществления настоящего изобретения, который в настоящий момент представляется лучшим для его практической реализации. Это описание не должно рассматриваться в смысле ограничения, скорее наоборот, оно служит лишь для описания общих принципов осуществления изобретения. Объем правовой охраны описанных вариантов осуществления должен определяться согласно прилагаемой формуле изобретения.

[0029] Электрический погружной насос (ЭПН) или другое скважинное оборудование может содержать один или более электрических двигателей. Двигатель может приводиться в действие, например, посредством многофазного источника питания и силового кабеля или кабелей, обеспечивающих передачу, например, сигнала питания трехфазного AC (переменного тока). Например, двигатель ЭПН может быть соединен c трехфазным током питания через сбалансированную индуктивную сеть, имеющую нейтральный, незаземленный узел, который может быть обозначен как “узел соединения звездой” или “точка соединения звездой” двигателя ЭПН. Уровни напряжения и тока трехфазного сигнала питания AC, подаваемого источником питания на двигатель ЭПН, могут быть, например, порядка нескольких киловольт (например, или более) и десятков ампер, с частотой порядка приблизительно 60 Гц.

[0030] ЭПН можно модифицировать, например, в случае, если ЭПН снабжен блоком привода с регулируемой скоростью (VSD). Например, блок VSD может включать в себя контроллер ЭПН, такой как, например, контроллер марки UniConn™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Блок VSD в сочетании с контроллером ЭПН позволяет менять скорость двигателя, благодаря чему можно улучшить управление мощностью, нагревом, и т.д.

[0031] Например, ЭПН может содержать один или более датчиков (например, измерительных приборов), которые измеряют любой из множества физических параметров (например, температуру, давление, вибрацию и т.д.). В продаже имеется датчик марки Phoenix MultiSensor™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас), который отслеживает давления среды на входе и на выходе, температуру среды на входе, температуру двигателя и температуру нагнетания, а также вибрацию и утечку тока. Система мониторинга ЭПН может включать систему контроля и сбора данных (система СКСД). Имеющиеся в продаже системы мониторинга включают системы марок espWatcher™ и LiftWatcher™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас), которые обеспечивают передачу данных, например, между производственной бригадой и скважинным/полевым информационным оборудованием (например, с использованием систем СКСД или без такового). Такая система может выдавать инструкции, например, для запуска, остановки или управления скоростью ЭПН посредством контроллера ЭПН.

[0032] Что касается подачи питания для питания датчика (например, активного датчика) или схемы, связанной с датчиком (например, активным или пассивным датчиком), или датчика и схемы, связанной с датчиком, сигнал питания DC (постоянного тока) может подаваться через кабель ЭПН и быть доступным в точке соединения звездой двигателя ЭПН, например, питаемого трехфазным сигналом питания AC. При наличии достаточного баланса между тремя фазами сигнала питания AC, сигнала питания DC может быть достаточно для нужд одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. Однако, если непреднамеренная разбалансировка превышает некоторый допустимый уровень, сигнал питания DC, может "загрязниться" (например, меняться на одной или более частотах) и стать неподходящим для питания одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. С учетом того, что датчик, связанная схема и т.д. могут содержать интегральный регулятор напряжения для регулирования DC, при наличии непреднамеренной разбалансировки качество тока достигшего интегральный регулятор напряжения может оказаться недостаточным для обеспечения устойчивой мощности DC.

[0033] Передача данных, или обмен данными, иногда может называться телеметрией. Cхема телеметрии может представлять собой схему, связанную с одним или более датчиками, например, для восходящей, нисходящей, или восходящей и нисходящей передачи данных по стволу скважины (например, данных измерений, данных о состоянии датчика, данных, основанных по меньшей мере частично на данных измерений, и т.д.). Например, процесс телеметрии может включать в себя мультиплексирование коммуникационного сигнала малой мощности на электрическую схему высокого напряжения и высокого тока, которая подает питание на скважинный двигатель. В этом примере энергия DC может быть подана к электрической схеме или получена от электрической схемы для подачи энергии на скважинное оборудование, отличающееся от скважинного двигателя. Например, как было упомянуто, энергию DC можно подать таким образом, что скважинное оборудование сможет получать энергию DC в точке соединения звездой скважинного двигателя, получающего энергию по трем жилам силового кабеля, передающего трехфазное питание. В качестве другого примера, через силовой кабель может быть подан вторичный сигнал питания AC так, что этот вторичный сигнал питания AC присутствует в точке соединения звездой. С точки зрения значений напряжения и тока такой вторичный сигнал питания AC может быть более слабым (например, по полной мощности), чем первичный трехфазный сигнал питания AC для питания двигателя ЭПН. В качестве еще одного примера, дроссель, электрически соединенный с точкой соединения звездой, может обеспечивать сигнал питания DC на основе малой части "нормальной" разбалансировки в трехфазном сигнале питания AC (например, при разбалансировке фаз в несколько процентов). Например, если единица скважинного оборудования получает сигнал питания DC, вторичный сигнал питания AC может быть преобразован в сигнал питания DC.

[0034] Например, силовой кабель может обеспечивать подачу питания к ЭПН, к другому скважинному оборудованию, или к ЭПН и другому скважинному оборудованию. Кроме того, такой силовой кабель может обеспечивать передачу данных к скважинному оборудованию, от скважинного оборудования, или к скважинному оборудованию и обратно.

[0035] Если данные передаются через силовой кабель из "удаленного" местоположения на базу или к другому "локальному" местоположению, процесс передачи данных может быть частью процесса дистанционного мониторинга. Например, если электрический скважинный двигатель получает трехфазное питание через силовой кабель, к точке соединения звездой электродвигателя может быть подключен скважинный датчик для передачи данных через силовой кабель. В процессе дистанционного мониторинга могут, например, отслеживать различные параметры, связанные с работой скважинного оборудования, физическими процессами и т.д. Такое отслеживание может облегчать управление скважинным оборудованием или другим оборудованием (например, оператором, диспетчером и т.д.). Например, в отношении скважинного ЭПН дистанционный мониторинг может обеспечивать получение данных о фактических величинах параметров буровой скважины, связанных с текучими средами в резервуаре геологической среды или с текучими средами в стволе скважины. Связь для восходящей передачи отслеживаемых данных по стволу скважины может быть экономично реализована с использованием того же самого силового кабеля, по которому подается электроэнергия к одному или более двигателям ЭПН (например, с учетом того, что такое соединение может использоваться реверсивно для передачи данных (например, команд управления и т.д.) к скважинному оборудованию (например, к ЭПН, датчику и т.д.)).

[0036] Как уже упомянуто, силовой кабель может подвергнуться замыканию, например, замыканию на землю. В зависимости от характера замыкания, оно может быть классифицировано, например, как замыкание вверху ствола скважины или как замыкание в скважине. Кроме того, замыкание может быть вызвано оборудованием, а не самим силовым кабелем. Замыкание "на землю" происходит, когда один или более проводов непреднамеренно заземлены (например, временно или постоянно). В случае силового кабеля причиной замыкания на землю может стать эрозия изоляции, окружающей проводник. В случае оборудования, с которым электрически соединен силовой кабель, непреднамеренное заземление провода или проводящего компонента (например, временное или постоянное) может быть вызвано механическим повреждением оборудования.

[0037] Что касается проблем, связанных с работой ЭПН, источник питания может испытывать воздействие разбалансировки фаз, скачков напряжения, наличия гармоник, разрядов молнии и т.д., что может, например, повысить температуру двигателя ЭПН, силового кабеля и т.д. Контроллер двигателя может испытывать проблемы под воздействием экстремальных условий (например, высоких/низких температур, высокого уровня влажности и т.д.). Двигатель ЭПН может испытывать короткое замыкание при наличии инородных частиц в его смазке, попадания в его смазку воды, помех от трансформаторa, приводящих к износу (например, изоляции и т.д.), который может привести к загрязнению смазки. При этом силовой кабель может испытывать проблемы (например, короткое замыкание или другие) вследствие электрического разряда в изоляции, окружающей один или более проводов (например, более вероятного при более высоких напряжениях), недостаточного качества изготовления (например, изоляции, оплетки и т.д.), проникновения воды, помех от трансформаторa, непосредственного физического повреждения (например, разрушения, разреза и т.д.) при работе или операциях подъема, химического повреждения (например, коррозии), ухудшения свойств из-за высокой температуры, превышения током расчетного предела в результат повышения температуры, электрических воздействий и т.д.

[0038] Например, когда в многофазном силовом кабеле ЭПН возникает замыкание (например, временное или постоянное) в виде появления пути утечки тока на землю в одном из силовых проводов, ток, поступающий по этому проводу, проходит по упомянутому пути на землю. При таком сценарии некоторое количество тока, проходящего по другим проводам силового кабеля, может также пройти через путь утечки тока на землю, например, путем протекания через обмотки двигателя в провод, связанный с путем утечки тока. Однако, поскольку импеданс обмоток двигателя отличен от нуля (например, составляет порядка сотен Ом или более), ток, протекающий через обмотки двигателя к проводу, связанному с путем утечки тока, может быть ограничен.

[0039] Если трехфазная силовая цепь двигателя испытывает замыкание на землю или фазное замыкание, точка соединения звездой может, например, нести такое напряжение AC, которое может представлять собой большую часть напряжения питания двигателя. Например, в предположении нормальной разбалансировки фаз 3%, напряжение в точке соединения звездой двигателя ЭПН может быть приблизительно 45 вольт переменного тока для двигателя 1,5 кВ и 120 вольт переменного тока для двигателя 4 кВ. При 70 Гц дроссель с номинальной индуктивностью 500 Гн имеет импеданс приблизительно 250 кОм, повышающийся приблизительно до 1 МОм при 30 Гц (например, дроссель с высокочастотными шунтирующими конденсаторами). Предполагая, что резистивное или индуктивное соединение с землей через блок, электрически связанный с точкой соединения звездой двигателя ЭПН, имеет сопротивление 250 Ом, упомянутый блок может испытывать номинальное напряжение приблизительно 100 вольт DC при почти полном отсутствии составляющей AC (например, 0 вольт переменного тока). Приведенный пример демонстрирует, как вышеупомянутый дроссель может обеспечивать сигнал питания DC через ответвление в точке соединения звездой двигателя ЭПН при существовании некоторой "нормальной" разбалансировки фаз. Однако, если имеется замыкание на землю или фазное замыкание, напряжение в точке соединения звездой может повышаться до большей части (например, приблизительно 70%) фазного напряжения. Например, при наихудшем сценарии напряжение в точке соединения звездой может быть несколько киловольт среднеквадратичного значения (например, при приблизительно 30 Гц) для двигателя 4 кВ. В этом случае блок, электрически связанный с точкой соединения звездой двигателя ЭПН, может испытывать 0 вольт DC, с учетом того, что цепь питания эффективно замкнута накоротко (и, например, на несколько вольт среднеквадратичного значения после дросселя). Фактический уровень, испытываемый блоком, электрически соединенным с точкой соединения звездой двигателя, может зависеть от характера условия или условий. Соответственно, замыкание на землю (или, например, фазное замыкание, или замыкание "фазы на землю”) может оказывать влияние на характер сигнала или сигналов, проходящих в точке соединения звездой двигателя. Такое замыкание может быть временным или продолжительным. Например, в зависимости от причин(ы), замыкание на землю может рассеяться и позже появиться вновь или обусловить другой переходный режим. Во время периодов, когда замыкание на землю отсутствует, схема может, например, автоматически "переключиться" с одного режима работы на другой для снабжения энергией одного или более датчиков, связанной схемы и т.д. Например, схема может определить качество сигнала питания DC, подаваемого через оборудование в верхней части скважины по скважинному силовому кабелю (например, на основе одной или более характеристик сигнала питания DC). Такая схема может опционально быть выбрана или запрограммирована на основе датчика, схемы телеметрии и т.д. Например, такая схема может быть запущена датчиком, входящим в режим сбора данных, схемой телеметрии, входящей в режим обмена данными и т.д.

[0040] Например, схемy можно сконфигурировать для определения того, что, даже при существовании проблемы замыкания на землю, некоторая форма сигнала питания DC остается, и что оборудование, которое должно быть запитано мощностью DC, может использовать остающуюся мощность DC, например, с некоторым дополнительным количеством (получаемым, например, путем преобразования AC в DC). Если дополнение обеспечиваемого сигнала питания DC происходит с использованием сигнала (или сигналов) питания AC один режим замыкания на землю можно считать смешанным режимом DC/AC (например, оборудование получает питание в виде смеси DC и DC, получаемого из AC), причем, например, если сигнал питания DC является неподходящим, другой режим замыкания на землю можно считать режимом AC (например, оборудование получает питание в виде DC, получаемого из переменного тока). Например, если замыкание на землю отсутствует (например, режим без замыкания или режим замыкания не на землю), режим можно считать режимом DC (например, оборудование получает питание в виде DC, подаваемого через силовой кабель от находящегося в верхней части скважины источника питания).

[0041] Например, в скважине может быть использована схема, которая электрически соединена с точкой соединения звездой электродвигателя, причем схема может получать питание для питания блока (или блоков) одним или более сигналами питания AC, проходящими через соединение звездой, даже при наличии замыканий или замыкания на землю. Кроме того, такая схема может обеспечивать телеметрию (например, при помощи трансформатора, конденсатора, трансформатора и конденсатора и т.д.). Более того, такая схема может обеспечивать достоверную телеметрию даже в условиях окружающей среды с помехами.

[0042] Например, устройство может быть выполнено с возможностью обмена информацией (например, данными, инструкциями, данными и инструкциями и т.д.) через кабель или цепочку кабелей, при этом по упомянутым кабелю или кабелям подают многофазную электрическую энергию для питания многофазного электрического двигателя. В этом случае с кабелем или кабелями могут быть соединены датчик или датчики (например, измерительный прибор или измерительные приборы), опционально через многофазный электрический двигатель. Например, датчик может выдавать сигналы (например, высокочастотные сигналы данных) через интерфейс. В этом случае интерфейс может быть функционально связан с точкой соединения звездой многофазного электродвигателя, которая может быть, например, точкой соединения трех или более фаз. Соединение интерфейса с точкой соединения звездой может быть выполнено через оборудование, такое как, например, трансформатор, конденсатор, трансформатор и конденсатор и т.д. Как было упомянуто, питание можно подвести через точку соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, датчик может получать питание путем подачи мощности DC и/или мощности AC, причем питание подается через кабель и доступно в точке соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, устройство может обеспечивать подачу такого питания даже тогда, когда происходит замыкание фазы на землю. Например, такая система может обеспечивать обмен информацией даже тогда, когда произошло замыкание.

[0043] Например, система может содержать схему для передачи сигналов путем изменения величины напряжения разбалансировки в точке соединения звездой многофазного электродвигателя. Например, такие сигналы могут быть переданы с помощью одного или более методов частотной модуляции (например, двоичной фазовой модуляции “BPSK”, схем фиксированного или динамические периода времени и т.д.). Например, такие сигналы могут быть переданы, то есть связаны с одним или более пороговыми значениями. Например, напряжение разбалансировки в точке соединения звездой может быть преднамеренно (например, обдуманно) отрегулировано для возможности пересекать значение порогового напряжения, чтобы тем самым передавать информацию. Например, сигнал можно предварять определенной шаблонной вводной частью (например, заголовком) для обеспечения обнаружения. Например, контроллер, устройство мониторинга, измерительный прибор, питаемые подаваемым напряжением, подведенным через точку соединения звездой электродвигателя, может продолжать получать питание в случае замыкания фазы на землю (например, в результате замыкания силового кабеля). В этом случае передача информации может быть сохранена при замыкании на землю в силовом кабеле. Например, детектор (как часть датчика или измерительного прибора) может обеспечивать измерение напряжения разбалансировки и обнаружение вводной части сигнала, декодирование сигнала (например, в виде одной или более команд и т.д.). В этом случае оборудование (например, датчик, измерительный прибор, контроллер и т.д.) может реагировать на сигналы (например, декодированные сигналы). Например, оборудование может обеспечивать выполнение декодированных команд, реагирование на сигнал для проверки или обеспечения работы датчика, передатчикa, клапана или другого устройства.

[0044] Чтобы лучше понять, как скважинное оборудование может быть встроено в полный комплекс работ, ниже описаны некоторые примеры процессов применительно к бассейнам и, например, к добыче из одного или более резервуаров бассейна.

[0045] На фиг.1 изображены примеры геологических сред 120 и 140. В соответствии с фиг.1, геологическая среда 120 может быть осадочным бассейном, который включает слои (например, расслаивание), содержащие резервуар 121, причем слои могут быть, например, пересечены разломом 123 (или разломами). Например, геологическая среда 120 может быть оснащена оборудованием со множеством каких-либо датчиков, датчиков, исполнительных механизмов и т.д. Например, оборудование 122 может содержать схему связи для приема и передачи информации относительно одной или более сетей 125. Такая информация может включать информацию, связанную со скважинным оборудованием 124, которое может быть оборудованием сбора информации, вторичного использования ресурсов и т.д. На удалении от места расположения скважины может быть расположено другое оборудование 126, содержащее схему измерения, обнаружения, излучения или другую схему. Такое оборудование может включать схему хранения и связи для хранения и передачи данных, инструкций и т.д. Например, для передачи данных, сбора данных и т.д. могут быть использованы один или более спутников. Например, на фиг.1 показан спутник, осуществляющий обмен данными с сетью 125, обеспечивающей возможность обмена данными, с учетом того, что спутник может дополнительно содержать схему для отображения (например, пространственного, спектрального, с течением времени, радиометрического и т.д.).

[0046] Кроме того, изображенная на фиг.1 геологическая среда 120 опционально включает оборудование 127 и 128, связанное с буровой скважиной, содержащей по существу горизонтальную часть, которая может пересекаться с одним или более разрывами 129. В качестве примера рассматривается буровая скважина в пласте глинистых сланцев, который может включать естественные разрывы, искусственные разрывы (например, гидравлические разрывы) или сочетание естественных и искусственных разрывов. Например, скважина может быть пробурена для доступа к резервуару, простирающемуся в поперечном направлении. В этом случае в поперечном направлении могут существовать изменения в свойствах, напряжениях и т.д., при этом оценка таких изменений может помочь в планировании, проведении работ и т.д. при разработке резервуара (выполняемой, например, путем разрыва пласта, закачки, извлечения, и т.д.). Например, оборудование 127 и/или 128 может содержать компоненты, устройство, системы и т.д. для разрыва пласта, сейсмического измерения, исследования сейсмических данных, оценки одного или более разрывов и т.д.

[0047] Как показано на фиг.1, геологическая среда 140 включает в себя две скважины 141 и 143 (например, пробуренные скважины), которые могут находиться, например, по меньшей мере частично в слое, таком как слой песка, расположенном между покрывающей породой и сланцем. Например, геологическая среда 140 может быть оснащена оборудованием 145, которое может быть, например, оборудованием для парогравитационного дренажа (технология SAGD), предназначенным для закачки пара для улучшения извлечения сырья из резервуара. Технология SAGD подразумевает подземную подачу пара для увеличения потока тяжелой нефти, битума и т.д. Технология SAGD может быть применена для повышения нефтеотдачи пласта (EOR), что также известно как третичные методы добычи, поскольку при использовании данного метода происходит изменение свойства нефти в пласте.

[0048] Например, при работе по технологии SAGD в геологической среде 140 может быть использована буровая скважина 141 для закачивания пара и буровая скважина 143 для добычи сырья. В этом случае оборудование 145 может быть скважинным парогенератором, а оборудование 147 может быть электрическим погружным насосом (например, ЭПН).

[0049] Как показано на поперечном сечении на фиг.1, пар, нагнетаемый через буровую скважину 141, может вводиться в подземную часть геологической среды и переносить нагрев желательному сырью, такому как тяжелая нефть. В свою очередь, когда сырье нагрето, его вязкость уменьшается, что обеспечивает более легкое протекание сырья к буровой скважине 143 (например, к скважине добычи сырья). В данном примере оборудование 147 (например, ЭПН) может затем обеспечивать подъем сырья в буровой скважине 143, например, к наземному промысловому объекту (например, через устьевое отверстие скважины и т.д.). Например, если эксплуатационная скважина содержит оборудование для механизированного подъема, например, ЭПН, на работу такого оборудования может влиять наличие сконденсированного пара (например, воды, в дополнение к желаемому сырью). В этом случае ЭПН может находиться под воздействием условий, которые могут частично зависеть от работы другого оборудования (например, закачивания пара, работы другого ЭПН и т.д.).

[0050] Условия в геологической среде могут быть переходными и/или устойчивыми. При размещении оборудования в геологической среде срок его службы может зависеть от характеристик среды и, например, от продолжительности использования оборудования, а также от выполняемых оборудованием функций. Если оборудование должно быть долговечным в течение длительного периода времени использования в среде, может возникнуть неопределенность в одном или более факторах, которые могут влиять на надежность или ожидаемый срок службы оборудования. Например, если промежуток времени может быть порядка десятков лет, оборудование, которое предполагается использовать в течение такого промежутка времени, может быть создано с возможностью выдерживать условия, которым оно будет подвержено или которые обусловлены средой либо средами и/или непосредственно одной или более функциями оборудования.

[0051] На фиг.2 изображена примерная система 200 ЭПН, содержащая ЭПН 210 в качестве примера оборудования, которое может быть размещено в геологической среде. Например, ЭПН может быть предназначен для функционирования в среде в течение длительного периода времени (например, опционально порядка нескольких лет). Например, имеющиеся в продаже насосы ЭПН (такие как ЭПН типа REDA™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас) могут найти применение в тех сферах, где требуется, например, нагнетание с расходом свыше приблизительно 4000 баррелей в сутки и высота подъема около 12000 футов (около 3660 м) или более.

[0052] В примере, показанном на фиг.2, система 200 ЭПН может быть соединена с сетью 201, причем в буровой скважине 203 в геологической среде могут быть расположены различные компоненты (например, включая наземное оборудование и т.д.). Как показано на чертеже, система ЭПН может содержать источник 205 питания, ЭПН 210, контроллер 230, контроллер 250 двигателя и блок 270 VSD. Источник 205 питания может получать мощность от энергосистемы, местного генератора (например, турбины, работающей на природном газе), или от другого источника. Источник 205 питания может обеспечивать напряжение, например, приблизительно 4,16 кВ.

[0053] Как показано на чертеже, буровая скважина 203 содержит устьевое отверстие, которое может содержать дроссель (например, дроссельный клапан). Например, буровая скважина 203 может содержать дроссельный клапан для управления различными операциями, например, для уменьшения давления текучей среды от высокого давления в закрытом стволе скважины до атмосферного давления. Регулируемые дроссельные клапаны могут включать клапаны, выполненные с возможностью противостоять износу от воздействия высокоскоростной, содержащей большое количество твердых тел текучей среды, протекающей мимо ограничительных или герметизирующих элементов. Устьевое отверстие скважины может содержать один или более датчиков, таких как датчик температуры, датчик давления, датчик содержания твердых тел и т.д.

[0054] Как показано на чертеже, ЭПН 210 содержит кабели 211 (или кабель), насос 212, газораспределительные элементы 213, всасывающее отверстие 214 насоса, двигатель 215, один или более датчиков 216 (например, датчиков температуры, давления, деформации, утечки тока, вибрации и т.д.) и, опционально, защитное устройство 217.

[0055] Например, ЭПН может содержать стойкий к высоким температурам двигатель ЭПН типа REDA™ Hotline. Такой двигатель может быть пригодным для системы добычи тяжелой нефти методом термического воздействия на пласт, например, системы с использованием технологии SAGD или другой системы с закачкой пара.

[0056] Двигатель ЭПН может содержать, например, трехфазную беличью клетку с двухполюсной индукцией. Двигатель ЭПН может содержать, например, пакет стальных пластин статора, которые могут способствовать сосредоточению магнитных сил на роторах, например, способствовать уменьшению потерь энергии. Обмотки статора могут содержать, например, медь и изоляцию.

[0057] В примере, показанном на фиг.2, буровая скважина 203 может содержать один или более скважинных датчиков 220, например, таких как имеющиеся в продаже датчики OpticLine™ или WellWatcher BriteBlue™, поставляемые на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Такие датчики выполнены на основе волоконной оптики и могут обеспечивать определение температуры в режиме реального времени, например, при осуществлении технологии SAGD или других операций. Как показано в примере на фиг.1, буровая скважина может содержать относительно горизонтальный участок. Такой участок может собирать нагретую тяжелую нефть, чувствительную к закачиванию пара. Измерения температуры по длине буровой скважины могут обеспечивать обратную связь, например, для понимания условий в скважине ниже ЭПН. Скважинные датчики могут проходить на тысячи футов в буровую скважину (например, на 4000 футов или 1220 метров, либо более) за пределы местоположения ЭПН.

[0058] В примере, показанном на фиг.2, контроллер 230 может содержать один или более интерфейсов, например, для взаимодействия с обеспечением получения, передачи или получения и передачи информации с контроллером 250 двигателя, блоком 270 VSD, источником 205 питания (например, газотурбинным генератором, энергетической компанией и т.д.), сетью 201, оборудованием в буровой скважине 203, оборудованием в другой буровой скважине и т.д.

[0059] Как показано на фиг.2, контроллер 230 может содержать один или более модулей либо систем или обеспечивать к ним доступ. Кроме того, контроллер 230 может содержать характеристики контроллера двигателя ЭПН и, опционально, заменять контроллер 250 двигателя ЭПН. Например, контроллер 230 может содержать контроллер 282 двигателя UniConn™, поставляемый на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). В примере, показанном на фиг.2, контроллер 230 может получать доступ к одной или более системе 284 PIPESIM™, системе 286 ECLIPSE™, и системе 288 PETREL™, поставляемым на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас) (и, опционально, к системе OCEAN™, поставляемой на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас)).

[0060] Например, один или более датчиков 216, принадлежащих ЭПН 210, могут быть частью цифровой системы скважинного мониторинга. Например, в продаже имеется устройство Phoenix™ Multisensor xt150, поставляемое на рынок компанией Schlumberger Limited (Хьюстон, Техас). Система мониторинга может содержать базовый блок, функционально соединенный с двигателем ЭПН (см., например, двигатель 215), например, непосредственно, на траверсе основания двигателя и т.д. Например, такой базовый блок (например, базовый измерительный прибор) может измерять давление на входе, температуру на входе, температуру масла двигателя, температуру обмотки двигателя, вибрацию, утечку тока и т.д. Как поясняется со ссылкой на фиг.4, базовый блок может передавать информацию через силовой кабель, подводящий мощность к двигателю ЭПН, и, кроме того, может получать мощность через такой кабель.

[0061] Например, может быть предусмотрен удаленный блок, который может быть расположен на стороне нагнетания насоса (например, находится на конце, расположенном напротив всасывающего отверстия 214 насоса). Например, базовый блок и удаленный блок, в сочетании, могут измерять давления на входе и на выходе насоса (см., например, насос 212), например, для анализа характеристики насоса. Например, для одного или более параметров (например, результатов измерений, параметров, основанных на измерениях и т.д.) могут быть установлены уровни тревожной сигнализации.

[0062] Если система содержит базовый блок и удаленный блок, такие как Phoenix™ Multisensor xt150, упомянутые блоки могут быть соединены проводами. Такое решение обеспечивает подачу мощности от базового блока к у