的各种形式被 视为各实施例的示例。各个元件和材料可W替换在此示出和描述的元件和材料，各个部分 和过程可W相反或者省略，并且本发明的某些特征可W独立地利用，所有运些对于本领域 技术人员而言在受益于本发明的本说明书之后会是显而易见的。可W在不脱离在随附的权 利要求中描述的本发明的精神和范围的前提下，对在此描述的各元件进行修改。在此使用 的各个标题仅仅是为了组织的目的并且不旨在用于限制本说明书的范围。
[0094] 如在本申请中始终使用的那样，词语"可在容许的意义上使用（即，意味具 有……的可能性），而非在强制的意义上使用（即，意味必须）。词语"包括"、"包括……的"、 W及"包含"意味着包括但不限于此。如在本申请中始终使用的那样，单数形式"一个"、"一" 和"该"包括复数指示对象，除非上下文另外明确表示。因此，例如，对"一个元件"的引用包 括两个或更多元件的组合。除非另外具体地说明，如从讨论中是显然的那样，应当领会在本 说明书中利用诸如"处理……的"、"计算……的"、"运算……的"、"确定……的"等术语的讨 论始终表示具体设备（例如专用计算机或者类似的专用电子处理/计算装置）的动作或处 理。在本说明书的上下文中，专用计算机或者类似的专用电子处理/计算装置能够处理或转 换信号，其通常表现为专用计算机或者类似的专用电子处理/计算装置的存储器、记录器、 或者其他信息存储装置、传输装置、或者显示装置之内的物理电子或磁性量。
【主权项】
1. 一种耦接至电动潜水栗(ESP)的数据测量系统，所述系统特征在于： 地面单元，其耦接至三相电力电缆，所述三相电力电缆耦接至所述ESP的三相电机 井下单元，其耦接至所述ESP的所述电机并且位于井中的井下，所述井下单元包括： 多个传感器； 处理器，其耦接至所述传感器并且配置为接收传感器数据；以及 调制器，其耦接至所述处理器并且配置为生成至少三路频率调制载波信号，用于将所 述传感器数据运载至所述地面单元，多路频率调制载波信号中的每一路运载相同的传感器 数据并且调制为独有的频率； 其中所述井下单元电容性地耦接至所述ESP的所述电机的电机绕组，并且配置为穿过 电容性耦接并且通过所述三相电力电缆向所述地面单元传输所述至少三路载波信号。2. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征在于： 解调器，其配置为对所述至少三路载波信号进行解调；以及 处理器，其配置为从解调的载波信号中提取传感器数据。3. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征在于： 调制器，其配置为提供频率调制控制数据载波信号，其中所述地面单元配置为穿过所 述电容性耦接并且通过所述三相电力电缆向所述井下单元传输所述控制数据载波信号。4. 如权利要求3所述的数据测量系统，其中所述频率调制控制数据载波信号特征在于 160kHz处的载波信号。5. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元特征在于： 多个分压器；以及 多个载波振幅比较器，其配置为从所述至少三路载波信号中提取载波振幅数据。6. 如权利要求1所述的数据测量系统，还特征在于： 耦接至所述地面单元的计算机，其中所述地面单元向所述计算机传输传感器数据。7. 如权利要求6所述的数据测量系统，其中所述地面单元从所述计算机接收控制数据。8. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元布置在用于所述ESP的控制器 的外壳中。9. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述地面单元耦接至AC电压源。10. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述至少三路频率调制载波信号包括 64kHz处的第一载波信号、96kHz处的第二载波信号、以及128kHz处的第三载波信号。11. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中耦接至所述处理器的所述调制器配置为通 过频率键控生成所述至少三路频率调制载波信号。12. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述多个传感器特征在于:温度传感器、压 力传感器、振动传感器、以及电压传感器。13. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述多个传感器特征在于流量计，其包括 具有多个差压换能器的差压传感器。14. 如权利要求1所述的数据测量系统，其中所述井下单元特征在于非隔离电源，其中 所述非隔离电源特征在于： 输入滤波器，其配置为从所述ESP的Y-点接受输入功率； 开关前置调节器，其耦接至所述输入滤波器并且配置为提供中间DC电压； 降压后置调节器，其配置为接收所述中间DC电压并且提供第一输出DC电压和第二输出 DC电压。15. -种从井的井下区域传输数据的方法，所述方法特征在于步骤： 从位于数据测量系统的井下单元中的多个传感器接收传感器数据，所述井下单元位于 所述井的井下区域中； 通过所述井下单元的调制器将所述传感器数据编码到至少三路频率调制载波信号中； 通过所述井下单元的复用器对所述至少三路载波信号进行复用以产生复用的载波信 号； 通过穿过电动潜水栗(ESP)的三相电机的每个电机绕组的电容性耦接将所述复用的载 波信号分流到三相电缆;和 通过三相电力电缆的每一条线路向地面单元传输所述复用的载波信号。16. 如权利要求15所述的方法，还特征在于步骤： 在所述井的地面处的地面单元接收所述复用的载波信号。17. 如权利要求16所述的方法，还特征在于步骤： 通过所述地面单元的解调器对所述复用的载波信号进行解码。18. 如权利要求17所述的方法，还特征在于步骤： 通过所述地面单元的处理器从解码的载波信号中提取所述传感器数据。19. 如权利要求18所述的方法，还特征在于步骤： 向耦接至所述地面单元的计算机传输所述传感器数据。20. 如权利要求16所述的方法，还特征在于步骤： 在所述地面单元从所述复用的载波信号中提取载波振幅数据。21. 如权利要求20所述的方法，还特征在于步骤： 向耦接至所述地面单元的计算机传输所提取的载波振幅数据。22. 如权利要求15所述的方法，还特征在于步骤： 在所述井下单元接收频率调制控制数据载波信号；以及 对所述频率调制控制数据载波信号进行解码以提取所述控制数据。23. 如权利要求22所述的方法，还特征在于步骤： 将所述控制数据编码到频率调制控制数据载波信号中包括:将所述频率调制控制数据 载波信号调制为160kHz的频率。24. 如权利要求15所述的方法，其中通过所述井下单元的调制器将所述传感器数据编 码到至少三路频率调制载波信号中的步骤特征在于步骤:将第一载波信号调制为第一频 率;将第二载波信号调制为第二频率;以及将第三载波信号调制为第三频率。25. 如权利要求24所述的方法，其中所述第一频率包括64kHz，所述第二频率包括 96kHz，并且所述第三频率包括128kHz。26. 如权利要求15所述的方法，其中从多个传感器接收传感器数据的步骤特征在于:从 温度传感器接收温度。27. 如权利要求15所述的方法，其中从多个传感器接收传感器数据的步骤特征在于:从 差压传感器接收压力。28. -种耦接至位于井的井下区域中的电动潜水栗(ESP)的数据测量系统，所述数据测 量系统特征在于： 多个传感器，其配置为产生传感器数据； 处理器，其配置为将所述传感器数据编码到第一频率处的第一频率调制载波信号、第 二频率处的第二频率调制载波信号、以及第三频率处的第三频率调制载波信号中， 其中所述处理器还配置为:对在第四频率处的第四频率调制载波信号中接收的控制数 据进行解码，其中所述第一频率、第二频率、第三频率、以及第四频率为不同的频率;以及 至所述ESP的三相电机的三个电机绕组的电容性耦接，其中所述频率调制载波信号穿 过所述电容性耦接传输到三相电力电缆。29. 如权利要求28所述的数据测量系统，其中所述第一频率包括64kHz，所述第二频率 包括96kHz，并且所述第三频率包括128kHz。30. 如权利要求28所述的数据测量系统，其中所述第四频率包括160kHz。31. 如权利要求28所述的数据测量系统，还特征在于： 调制器，其配置为对所述第二频率调制载波信号以及第三频率调制载波信号进行调 制。32. 如权利要求28述的数据测量系统，其中所述多个传感器特征在于温度传感器、压力 传感器、振动传感器、以及电压传感器，并且所述传感器数据特征在于温度数据、压力数据、 振动数据、以及电压数据。33. 如权利要求28所述的数据测量系统，其中所述多个传感器特征在于流量计，其包括 具有四个压力换能器的差压传感器，并且所述传感器数据特征在于差压数据。34. 如权利要求33所述的数据测量系统，其中所述差压传感器特征在于通过总线进行 接合的四个压力换能器。35. 如权利要求28所述的数据测量系统，其中所述电容性耦接位于所述ESP的所述三相 电机的Y-点处。36. 如权利要求28所述的数据测量系统，还特征在于： 将载波振幅数据编码到所述第一频率调制载波信号、所述第二频率调制载波信号、以 及所述第三频率调制载波信号中。37. 如权利要求35所述的数据测量系统，其中所述振幅数据特征在于所述第一频率调 制载波信号、所述第二频率调制载波信号、以及所述第三频率调制载波信号的峰峰振幅。38. 如权利要求28所述的数据测量系统，其中所述ESP为机械采油系统的组件。39. 如权利要求28所述的数据测量系统，还特征在于： 电源，其包括:输入滤波器;开关前置调节器，其耦接至所述输入滤波器并且配置为提 供中间DC电压；以及降压后置调节器，其配置为接收所述中间DC电压并且提供第一输出DC 电压和第二输出DC电压。40. 如权利要求9所述的数据测量系统，其中所述AC电压源配置为给所述ESP的监控器 供电。
【专利摘要】提供了用于电动潜水泵的接地故障免疫数据测量系统的系统与方法。耦接至ESP的数据测量系统包括：地面单元，其耦接至三相电力电缆，用于给ESP的三相电机供电；以及井下单元，其耦接至所述ESP的电机，并且位于井中的井下。井下单元包括传感器并且配置为生成频率调制载波信号，用于将传感器数据运载至地面单元。每一路频率调制载波信号运载相同的传感器数据并且调制为不同的频率。载波信号穿过ESP电机的各电机绕组进行分流，并且通过电容性耦接分流到三相电力电缆上。此外，运载控制数据的另一载波信号可以从地面单元传输至井下单元。
【IPC分类】E21B43/12, E21B47/13, E21B47/12, E21B47/008, H04B3/54
【公开号】CN105593462
【申请号】CN201480053491
【发明人】J·肖, 迈克尔·曼宁
【申请人】沙特阿拉伯石油公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年7月18日
【公告号】CA2918711A1, EP3027852A2, US9347311, US20150029036, WO2015015304A2, WO2015015304A3