Высокоскоростная скважинная телеметрия Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Из рис. 3 видно, что подавление в районе тактовой частоты fT = к fcpmin = = 2 fcpa = 100 кГц более 40 Дб. Этого достаточно, чтобы избежать эффекта наложения спектра.

Другой проблемой, возникающей при использовании SC-фильтров, является наличие в выходном сигнале паразитной составляющей тактовой частоты [3, 4]. Обычно это не имеет существенного значения, так как этот сигнал значительно удален от полосы занимаемой обрабатываемым сигналом. В случае, если этот эффект не желателен, необходимо использовать простой ФНЧ второго порядка на выходе SC-фильтра.

Таким образом, использование SC-фильтра в структуре измерительного канала в качестве фильтра с автоматически регулируемой полосой пропускания требует постановки еще двух фильтров нижних частот. Только в этом случае SC-фильтр не будет вносить дополнительные погрешности, обусловленные дискретно-аналоговой природой.

Список литературы:

1. Гауси М., Лакер К. Активные фильтры с переключаемыми конденсаторами: пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986. - 168 с.

2. Лутц фон Вангенхайм Активные фильтры и генераторы. Проектирование и схемотехника с использованием интегрированных микросхем: пер. с нем. - М.: Техносфера, 2010. - 416 с.

3. Волович Г. Аналоговые коммутаторы // Схемотехника. - 2001. - № 6. -С. 16-18.

4. Семенов В. Фильтры сигналов низких и инфранизких частот на переключаемых конденсаторах // Современная электроника. - 2008. - № 2. -С. 42-45.

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ СКВАЖИННАЯ ТЕЛЕМЕТРИЯ

© Кудрявцев A.B.*, Енгалычев И.Р.*,

Китабов А.Н.*, Кашапов А.Р.*

Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа

Рассмотрены недостатки существующих систем погружной телеметрии; предложены подходы к решению задан построения новой системы телеметрии; предложена структурная схема опытной ТМС с использованием высокоскоростного канала связи.

* Доцент кафедры Вычислительной техники и защиты информации, кандидат технических наук, доцент.

* Старший преподаватель кафедры Теоретических основ электротехники. " Магистрант кафедры Авиационного приборостроения.

* Аспирант кафедры Вычислительной техники и защиты информации.

Отечественная и зарубежная практика добычи углеводородного сырья позволяет утверждать, что большинство промысловых скважин оснащено погружными установками с электроцентробежными насосами (УЭЦН). Вместе с тем, эффективная эксплуатация УЭЦН, в современных условиях, затруднена отсутствием погружной телеметрии, которая контролирует режимы работы УЭЦН. На сегодняшний день только около 10 % УЭЦН имеют в комплекте оборудование погружной телеметрии.

В настоящее время в России системы погружной телеметрии (ТМС) разрабатываются и производятся рядом компаний (Борец, Ижевский радиозавод, Электон, Нефтяные измерительные системы, АЛНАС и др.) [1-3]. В то же время, сейчас предлагаются системы мониторинга, элементная база которых построена на оптоволоконных компонентах, но о внедрении таких систем и о практических результатах пока говорить рано. Существующие зарубежные системы такого класса очень дороги.

Набор измеряемых параметров традиционен: давление в скважине в точке установки погружного блока (позиционируемое как давление на приеме), температура окружающей среды, температура в двигателе, вибрация и некоторые другие. Практически все производители оснащают сейчас погружные блоки датчиками вибрации, однако четких рекомендаций по использованию этой информации нет.

Задачи, решаемые с помощью ТМС:

- вывод на режим;

- оптимизация режима эксплуатации, включающая определение минимального давления на приеме при котором обеспечивается стабильный режим работы УЭЦН без срывов подачи и задание его в соответствующей уставке контроллера станции управления, а так же подбор оптимального периодического режима эксплуатации;

- оперативное принятие превентивных мер при возникновении различного рода осложняющих факторов;

- проведение гидродинамических исследований скважин.

Несмотря на преимущества, массового внедрения ТМС не наблюдается, По мнению ряда экспертов, основными сдерживающими факторами к широкомасштабному внедрению являются:

1. недостаточная надежность (высокий процент отказов, наработка на отказ низкая);

2. некорректность замеряемых параметров или полное отсутствие информации с погружного блока ТМС при отклонении режимов эксплуатации ПЭД от оптимальных (частота питающего напряжения, значительная длина кабельной линии, высокое напряжение, работа с ПЭД большой мощности и др.);

3. низкий уровень информативности при обработке параметров вибрации ПЭД;

4. отсутствие совместимости погружных и наземных (вторичных) блоков разных производителей;

5. отсутствие унификации в части устройств съема информации с наземных блоков (станций управления) и программного обеспечения для ТМС;

6. невозможность ремонта ТМС в условиях сервисного предприятия;

Исходя из выше изложенного нами была поставлена задача создания

ТМС для модернизации существующих УЭЦН. При использовании следующих подходов:

- простота и надёжность реализации;

- максимальная независимость от применяемого оборудования;

- обеспечение максимальной информативности измерений вибраций.

Для решения поставленной задачи нами были разработаны и реализованы

опытные образцы ТМС, структурная схема которой представлена на рис. 1.

Как видно из представленной схемы, набор датчиков традиционен, отличие - в использовании в совмещённом, с силовыми цепями питания ПЭД, канале связи модемов типа НТС7042М производства ООО НВП «Новотест Системы» (г. Новороссийск). Модемы данной модели позволяют передавать данные в соответствии с протоколом НТС, со скоростью 4800 бит/с и более по высоковольтным линиям передачи. Подключение модемов осуществлено между одной из силовых фаз и колонной НКТ. Питание скважинной подсистемы осуществляется от обмотки ПЭД.

В наземной части данные с выхода модема, поступают в контроллер, который обрабатывает измерительную информацию и обеспечивает через GSM модем удалённый доступ (рис. 1 - вариант 1). Контроллер оснащён пультом оператора для реализации человека-машинного интерфейса. Контроллер может быть связан через интерфейс RS485 со станцией управления. Следует отметить, что реализация наземной части допускает через наземный модем НТС7042М (без контроллера и GSM модема) подключение с НТС-сети (рис. 1 - вариант 2), посредством которой может происходить обмен информацией с удалённым пользователем (диспетчером).

Испытания опытных образцов ТМС проводились на скважинах ОАО АНК Башнефть № 1073 и № 1566. Телеметрическая информация ТМС дублировалась измерениями в затрубном пространстве. Сравнение замеров показало их хорошую сходимость. На рис. 2 показан график изменения давления и температуры при запуске и эксплуатации скважины № 1566. Ниже на рисунке представлен пример графика виброскорости по одной из пространственных осей в диапазоне частот 30-60 Гц.

Следует отметить, что мониторинг виброускорений носил дискретный характер. Это обусловлено тем, что при измерении составляющих по трем осям в реальном времени формируется большой объем информации. Соответственно, при реализации посредством модема НТС-7042М, согласование

пропускной способности канала связи с данным объемом информации происходила за счет чередования накопления измерительной информации в течение определенного интервала и последующей передачи сформированного файла данных.

дд

дт

Ах

Ау

Аг

Скважинная подсистема

Модем

АЦП ЦПУ * * Скважина-НТС пэд

-Силовой кабель-

Модем

НТС-7042М

Контроллер

7 ^

Пульт оператора

Модем

вэм

Наземная подсистема (вариант 1)

Диспетчер

Модем

НТС-7042М

НТС-Сеть

Наземная подсистема (вариант 2)

Рис. 1. Структурная схема опытной ТМС

Рис. 2. График изменения давления и температуры при запуске и эксплуатации скважины

На основании полученных результатов можно сделать выводы о возможности модернизации имеющегося оборудования УЭЦН с помощью разработанной ТМС для мониторинга УЭЦН и расчета фильтрационных параметров скважины, что особенно важно при внедрении новых энергосберегающих технологий ОРЭ (одновременно-раздельной эксплуатации) и ОРЗ (одновременно-раздельной закачкой воды в пласт).

Список литературы:

1. Производственная компания Борец [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.boretscompany.ru (дата обращения: 12.09.2010).

2. ЗАО Элекгон [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.elek-ton.ru (датаобращения: 12.09.2010).

3. ОАО Алнас [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.alnas.ru (датаобращения: 25.09.2010).

ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ИЗДЕЛИЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

© Морозов A.B.*, Мусин Д.А.4

Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации им. Маршала Советского Союза A.M. Василевского, г. Смоленск

Рассматривается один из подходов к решению задачи повышения надежности вычислительных систем реального времени, как следствия снижения интенсивности потока сбоев со стороны интерфейса питания. Специфика данного класса систем заключается в ряде конструктивных особенностей и жестких условиях эксплуатации под воздейст-вием множества дестабилизирующих факторов. Приведенный подход отличает упорядоченное построение входящих компонентов от входа первичной сети до системы электропитания в электронном модуле первого уровня (ЭМ1) в соответствии со структурной схемой интерфейса питания вычислительной системы, а так же обоснование частных технических решений по устранению источников сбоев в ней.

Вычислительные системы (ВС) реального времени, установленные в изделиях специального назначения, к которым относятся самолеты, средства морского базирования, системы военного назначения и др., предназначены

* Докторант кафедры Автоматизированных систем боевого управления, кандидат технических наук, доцент.

* Адъюнкт кафедры Автоматизированных систем боевого управления.