СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗА РАБОТОЙ СКВАЖИН С ДВУСТОРОННЕЙ СВЯЗЬЮ Российский патент 1997 года по МПК G08C17/00 G08C21/00 

Предполагаемое изобретение относится к технике измерения и передачи информации о результатах контроля параметров, характеризующих работу сложного технического оборудования и может быть использовано для передачи аварийных сигналов, для контроля за работой скважин с диспетчерского пункта.

Известная система аварийной сигнализации со скважин с использованием в качестве линий связи силовых электрических распределительных систем (Статья Кричке В. О. Система предупредительной и аварийной сигнализации со скважин СПАС-1. Журнал "Нефть и газ", 12, 1986, с. 34-39). В этой системе используются комбинированные линии связи, состоящие из силовых распределительных сетей от скважины до информационного пункта и далее до диспетчерского пункта, существующие линии связи систем телемеханики.

Недостатком этой системы является то, что необходима установка конденсатора связи и устройства связи с силовой сетью, поэтому эта система громоздка.

Наиболее близким решением к предлагаемому является система аварийной сигнализации со скважин, по заявке 4896960/24 (123560) от 26.12.90 (положительное решение от 9.06.93), (прототип). Система снабжена на скважине радиопередатчиком ближнего действия с блоком питания, датчиком дебитомера, блоком формирования номера скважины и антенной, на групповом информационном пункте установлено приемопередающее устройство, состоящее из приемника, модулятора, блока питания, в диспетчерском пункте установлены демодулятор, блок выделения сигналов о номере аварийной скважины и значение дебита на ней, записывающее устройство, микропроцессор и блок питания, причем выход контакта дебитомера соединен через блок формирования номера скважины с передатчиком, выход которого соединен через антенную индивидуального информационного пункта (скважины) и антенну группового информационного пункта с приемником этого пункта, выход которого соединен через модулятор и блок сопряжения с линией со стороны приемника, выход которого соединен через линию связи с приемным устройством диспетчерского пункта, состоящим из последовательно соединенных демодулятора, блока выделения информационных сигналов, записывающего устройства и блока сигнализации, с микропроцессором.

Но данное техническое решение предназначено для организации связи в одном направлении от скважины до диспетчерского пункта и не может быть использовано для организации связи в двух направлениях, дополнительно к указанной связи от диспетчерского пункта до скважины.

Цель предполагаемого изобретения обеспечить возможность проведения процесса контроля как с односторонней связью, так и с двухсторонней связью с применением блочной конструкции.

Указанная цель достигается тем, что известная система, содержащая на информационном пункте контакт дебитомера, блок формирования номера скважины, блок питания, передатчик, антенну, на групповом информационном пункте антенну, приемник, модулятор, блок сопряжения с линией со стороны приемника, блок питания, линию связи, на диспетчерском пункте блок выделения информационных сигналов, микропроцессор, блок индикации, запоминающее устройство и блок питания, снабжена на индивидуальном информационном пункте приемником, блоком переключения сигналов, блоком распознавания номера скважины, на групповом информационном пункте блоком переключения сигналов, передатчиком, демодулятором, блоком сопряжения с линией связи со стороны передачи, на диспетчерском пункте блоком уплотнения, блоком формирования номера группового пункта и номера скважины и пультом диспетчера, причем выход датчика соединен со входом блока формирования номера скважины индивидуального информационного пункта, выход которого соединен со входом передатчика, выход которого соединен с первым входом блока переключения сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока распознавания номера скважины, вход которого соединен с выходом приемника, вход которого соединен с первым выходом блока переключения сигналов, второй вход которого соединен со вторым входом передатчика, а третий вход блока переключения сигналов соединен с блоком питания, высокочастотный выход блока переключения сигналов соединен через антенну индивидуального информационного пункта с антенной группового информационного пункта, выход которой соединен с первым входом блока переключения сигналов группового информационного пункта, выход которого соединен через приемник, модулятор и блок сопряжения с линией со стороны приема со входом линии связи, выход которой соединен через демодулятор, передатчик со входом блока переключения сигналов, выход линии связи соединен с блоком уплотнения, выход которого соединен через блок выделения информационных сигналов с первым входом микропроцессора, первый выход которого соединен через блок формирования номера скважины и номера информационного пункта с входом блока уплотнения, информационный выход микропроцессора соединен с запоминающим блоком, выход которого является первым выходом системы, а второй информационный выход микропроцессора соединен с блоком индикации, выход пульта диспетчера соединен со вторым входом микропроцессора, третий информационный выход которого является вторым выходом системы.

Из просмотренной технической и патентной литературы не выявлено аналогичных систем контроля за работой скважин с двухсторонней связью.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков на индивидуальном информационном пункте блок переключения сигналов, приемник, блок распознавания номера скважины, на групповом информационном пункте блок переключения сигналов, передатчик, демодулятор, блок сопряжения с линией со стороны передачи, на диспетчерском пункте блок уплотнения, блок формирования номера группового пункта и номера скважины, пульт диспетчера и их связи с остальными блоками. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретение от прототипа, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена структурная схема системы.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема блока формирования номера скважины.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема блока распознавания номера скважины.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема пульта диспетчера с микроэвм типа К18116ВЕ51.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема блока формирования номера группового пункта и номера скважины.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема блока выделения информационных сигналов и блока сигнализации.

На фиг. 7 представлена принципиальная схема блока сопряжения с линией со стороны передачи и блок переключения сигналов группового информационного пункта.

Система контроля за работой скважин с двухсторонней связью имеет в своем составе на индивидуальном информационном пункте передающее устройство 1, содержащее датчик 2, блок формирования номера скважины 3, передатчик 4, блок питания 5, антенну 6, приемное устройство 7, содержащее блок переключения сигналов 8, блок распознавания номера скважины 9, приемник 10, на групповом информационном пункте 11 антенну 12, приемник 13, модулятор 14, блок сопряжения с линией со стороны приема 15, блок питания 16, блок переключения сигналов 17, передатчик 18, демодулятор 19, блок сопряжения с линией со стороны передачи 20, линию 21, на диспетчерском пункте 22 блок выделения информационных сигналов 23, микропроцессор 24, блок индикации 25, запоминающее устройство 26, блок питания 27, блок уплотнения 28, пульт диспетчера 30, причем выход датчика 2 соединен с входом блока формирования номера скважины 3, выход которого соединен с входом передатчика 4, выход которого соединен с первым входом блока переключения сигналов 8, второй вход которого соединен с выходом блока распознавания номера скважины 9, вход которого соединен с выходом приемника 10, вход которого соединен с выходом блока переключения сигналов 8, второй выход которого соединен с вторым входом передатчика 4, а третий вход блока переключения сигналов 8 соединен с блоком питания 5, высокочастотный вход-выход блока переключения сигналов 8 соединен через антенны 6 и 12 с блоком переключения сигналов 17 группового информационного пункта 11, выход которого соединен с первым входом блока переключения сигналов 17 и одновременно соединен через последовательно соединенные приемник 13, модулятор 14, блок сопряжения с линией со стороны приема 15, с высокочастотным входом линии связи 21, высокочастотный выход которой соединен через последовательно соединенные блок сопряжения с линией со стороны передачи 20, демодулятор 19, передатчик 18 с высокочастотным входом блока переключения сигналов 17, а его второй вход соединен с выходом демодулятора, высокочастотный вход-выход линии связи 21 соединен с блоком уплотнения 27 диспетчерского пункта 22, выход которого соединен через блок выделения информационных сигналов 23 с первым входом микропроцессора 24, первый выход которого соединен через блок формирования номера группового информационного пункта и номера скважины 29 с входом блока уплотнения 28, шина данных микропроцессора 24 соединена с запоминающим устройством 26, выход которой является первым выходом системы, а второй выход микропроцессора 24 соединен с блоком индикации 25, шина управления микропроцессора 24 является вторым выходом системы.

Структура построения системы такая же, как и в прототипе. Она состоит из нескольких групповых информационных пунктов. Каждый групповой пункт объединяет несколько индивидуальных информационных пунктов. Вся информация стекается в диспетчерский пункт.

Система работает следующим образом.

Диспетчер с пульта диспетчера 30 набирает номер группового информационного пункта и номер скважины в нем. Сигнал поступает в микропроцессор 24, где вырабатывается код, по которому блок формирования номера группового пункта и номера скважины 29 формирует сигнал, состоящий из последовательности двух пачек импульсов с различной частотой следования их, характеризующих номер скважины, и они поступают в блок уплотнения 28, на выходе которого образуются манипулированные сигналы с частотой заполнения, характеризующие номер группового информационного пункта, частота манипуляции равна частоте следования импульсов с блока 29. Сформированные сигналы поступают через линию связи 21 на групповой информационный пункт 11, где после прохождения блока сопряжения с линией со стороны передачи 20 и демодуляции в блоке 19, поступают в передатчик 18 и в блок переключения сигналов, который подключает выход передатчика 18 к антенне 12. Демодулятор 19 настроен на определенную частоту сигнала, характеризующую определенный групповой информационный пункт. Далее на выходе передатчика 18 образуется манипулированный сигнал с частотой 27 МГц и частотами манипуляции, равными сочетанию частот данной определенной скважины. Этот сигнал поступает через блок переключения сигналов 17 в антенну 12 и далее в антенну 6 индивидуального информационного пункта 1. Следует учесть, что приемники индивидуального информационного пункта системы работают на одних и тех же частотах. Поэтому сигнал принимается всеми приемниками и поступает через блок переключения сигналов 8 в блок распознавания номера скважины 9. В этом блоке определяется данное сочетание частот двух пачек сигналов. После совпадения частот этих сигналов с эталонными, характеризующими данную скважину, блок 9 выдает сигнал, по которому блок переключения сигналов 8 подключает выход блока питания 5 к передатчику 4. Одновременно блок 8 подключает выход передатчика 4 к антенне 6, а вход приемника 10 отключается от антенны. Если датчик 2 замкнут, то через него включаются в работу блок формирования номера скважины 3. Здесь формируются две пачки импульсов следующих с частотами, сочетание которых определяет номер скважины. Они поступают далее в передатчик 4, на выходе которого образуются манипулированные импульсы с частотой 27 МГц и частотами манипуляции равными частотам сигнала на выходе блока 3. С выхода передатчика полученные манипулированные импульсы поступают через блок переключения сигналов 8 в антенну 6 и далее в антенну 12 группового информационного пункта 11. Сигналы с частотой 27 МГц поступают на вход приемника 13, где выделяются две пачки импульсов, следующих с указанными ранее частотами. Затем они модулируются сигналом с определенной частотой, присущей данному групповому информационному пункту, и поступают через блок сопряжения с линией 15 и линию 21 в диспетчерский пункт 22, где в блоке 28 демодулируются и поступают в блок 23, в котором выделяются информационные сигналы, далее они обрабатываются микропроцессором 24 и на блоке индикации 25 высвечивается информация о номере скважины, о номере информационного пункта и значение дебита на этой скважине. Затем эта информация записывается в запоминающее устройство 26 для дальнейшей передачи в вышестоящие инстанции.

По этой системе можно передавать и аварийные сигналы со скважин. В этом случае процесс передачи организуется так же как и при передаче с двухсторонней связью, но только со стороны скважины. При этом на скважине устанавливается сухой контакт, при замыкании которого подается питание на передатчик 4 и в блок формирования номера скважины 3, на выходе которого образуются указанные пачки импульсов и далее на выходе передатчика 4 образуются манипулированные сигналы с частотой 27 МГц. Дальнейшее прохождение сигнала такое же как и в случае с двухсторонней связью.

Применение данной системы контроля за работой скважин позволяет проводить контроль работы скважин по запросу диспетчера в любое время, что повышает оперативность контроля и сокращение времени на определение графика проведения профилактических работ на скважине.

Ниже приводятся примеры реализации отдельных блоков. Блок формирования номера скважины изображенный на фиг. 2, выполнен аналогично данному блоку в прототипе. При замыкании контакта датчика 2, через него поступают импульсы с определенной скважностью, которые поочередно включают реле К1, К2, К3. Реле К1 подключает питание к передатчику. Реле К2 переключает частоты манипуляции. Реле К3 подключает реле времени, выполненного на транзисторе VT2, VT3, которое через определенное время включает реле К4 и К5. Через контакты реле К5 и К3 включается реле К6, через которое отключается реле времени и процесс передачи сигналов заканчивается. Таким образом на выходе передатчика 4 образуются две пачки импульсов с разными частотами манипуляции. Одновременно со срабатыванием реле К6 срабатывает реле К7, контактами которого подключается выход передатчика к антенне, вход приемника отключается от нее.

На фиг. 3 показана схема блока распознавания номера скважины, которая выполнена с применением трансформатора ТР1, ТР2 и усилителей постоянного тока с детекторами, выполненных на транзисторах VT4, VT5, VT6, VT7 и реле К8, К9. Трансформатор Тр1 настроен на пропускание сигналов одной частоты, а Тр.2 настроен на другую частоту, причем дополнительные обмотки их подключены так, что сигнал, например с частотой F1 подключен к транзистору VT4, а сигнал с другой частотой подключен к VT5. Аналогично подключаются сигналы и в другом звене. Сигнал, например с частотой F2 подключен к транзистору VT6, а сигнал с частотой F1 подключен к транзистору VT7. Этой схемой обеспечивается прием сигналов как с частотами F1, F2, так и с частотами F2, F1. Здесь же изображена схема переключения питания на приемник и передатчик и схема переключения частот для модулятора передатчика.

Пульт диспетчера можно выполнить так, как показано на фиг. 4. Он выполнен на микросхеме DD1 типа К550ИВ3, схемы совпадения DD2 типа К155ЛА2, инвертора DD3 типа К155ЛА3, микроэвм типа К1816ВЕ51 (DD4) и триггера DD5 типа К155ИР19. На выходе шифратора DD1 при нажатии одной из кнопок S5-S14 образуется код, соответствующий номеру нажатой кнопки, который регистрируется регистром DD5 и подается в микроэвм, где запоминается для формирования данного номера скважины 29.

Блок 29 содержит дешифратор номера группового пункта, выполненный на микросхеме DD6 типа К155ИД1, дешифратор номера скважины, выполненный на микросхеме DD7 типа К155ИД1, генератор сигналов с изменяемой частотой, выполненного на транзисторах VT8, VT9 типа КТ315Б, и набор резисторов R29-R46, схему стабилизации напряжения питания, выполненный на транзисторе VT10 типа КТ815Б, и переключатель каналов, выполненный на микросхеме DA1, DA2 типа К176КТ1. Код, сформированный на выходе микроэвм DD4, поступает на дешифратор DD6, который определяет номер группового пункта, определяющегося номером канала переключателя DA1, DA2. Другая группа кода поступает на дешифратор DD7, который включает определенный резистор, определяющий частоту генератора сигнала. Изменение частоты осуществляется контактом реле К2, установленного в блоке реле времени, которое выполнено так же, как показано на фиг. 2 (транзисторы VT2, VT3). Образованный таким образом сигнал поступает через определенный канал переключателя в блок уплотнения, например аппаратура К30.

Одновременно сигнал в виде кода с микроэвм поступает в блок сигнализации. Он выполнен на дешифраторах DD10, DD11 со своими светодиодными матрицами типа АЛС324. Вместе с блоком сигнализации, представленного на фиг. 6, показан пример реализации блока выделения информационных сигналов. Этот блок выполнен на микросхеме DD9 типа К155ЛА3 с дифференцирующими цепями R50, C9, R51, C10.

На фиг. 7 представлена схема блока переключения сигналов группового информационного пункта. Он выполнен на микросхеме DD12, и транзисторах VT13, VT14 и реле К10, К11. Переключение сигналов производится по уровню сигналов, поступающих от приемника или передатчика за счет пиковых детекторов VD4, VD5. Здесь же представлена схема блока сопряжения с линией со стороны передачи. Трансформатор ТР4 служит для связи блока сопряжения с линией. Усилитель мощности выполнен на транзисторах VT11, VT12. Демодулятор выполнен на диоде VD6. С входа демодулятора сигнал поступает на вход передатчика и на вход переключателя сигналов.

Представленные схемы разработаны и испытаны в лабораторных условиях и показали удовлетворительные результаты.

Таким образом, применение данной системы контроля позволяет осуществить двухсторонний контроль за работой большого количества скважин, что значительно сокращает время определения работоспособности оборудования скважин.

Исходя из вышеописанного предлагаемая система контроля имеет практическую ценность и является общественно полезной.

Система контроля за работой скважин с двухсторонней связью относится к технике измерения и передачи информации о результатах контроля параметров, характеризующих работу сложного технического оборудования, и может быть использовано для передачи аварийных сигналов, для контроля за работой скважин с диспетчерского пункта. Техническим результатом предложения является обеспечение возможности проведения процесса контроля как с односторонней, так и с двухсторонней связью с применением блочной конструкции. Система контроля за работой скважин с двухсторонней связью состоит из передающего устройства, содержащего дебитомер, блок формирования номера скважины, передатчика, антенны передатчика, антенны приемника, приемопередающего устройства, содержащего приемник, модулятор, блок сопряжения с линией, блок питания приемопередающего устройства, линии связи, приемного устройства, содержащего блок выделения информационных импульсов, микропроцессор, блок индикации, запоминающего устройства, блока питания приемного устройства. Она снабжена на индивидуальном информационном пункте блоком переключения сигналов, приемником и блоком распознавания номера скважины, на групповом информационном пункте блоком переключения сигналов, передатчиком, демодулятором, блоком сопряжения с линией со стороны передачи, на диспетчерском пункте блоком уплотнения, блоком формирования номера скважины и номера группового информационного пункта и пультом диспетчера. 7 ил.

Система контроля за работой скважин, содержащая на каждом индивидуальном информационном пункте передающее устройство, состоящее из датчика, блока формирования номера скважины и передатчика, антенну, приемник и блок распознавания номера скважины, на групповом информационном пункте приемопередающее устройство, содержащее приемник, модулятор, блок сопряжения с линией со стороны передачи, отличающаяся тем, что в нее введены на каждом индивидуальном пункте блок переключения сигналов, на групповом информационном пункте блок переключения сигналов и диспетчерский пункт, содержащий приемное устройство, состоящее из блока выделения информационных сигналов, микропроцессора, блока индикации, запоминающего блока и блока питания, пульт диспетчера, блок формирования номера скважины и номера группового информационного пункта и блока уплотнения, на каждом индивидуальном информационном пункте в передающем устройстве датчик соединен с входом блока формирования номера скважины, выход которого соединен с первым входом передатчика передающего устройства, выход которого соединен с первым входом блока переключения сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока распознавания номера скважины, вход которого соединен с выходом приемника, первый вход которого соединен с первым выходом блока переключения сигналов, второй выход которого соединен с вторым входом передатчика, третий вход блока переключения сигналов и второй вход приемника соединены с блоком питания, высокочастотный выход блока переключения сигналов соединен с антенной индивидуального информационного пункта, выход которой соединен с антенной группового информационного пункта, в котором выход антенны соединен с первым входом блока переключения сигналов, выход которого соединен через последовательно соединенные приемник, модулятор и блок сопряжения с линией со стороны приема с входом линии связи, выход которой соединен с блоком сопряжения с линией со стороны передачи, выход которого соединен через последовательно соединенные демодулятор и передатчик с первым входом блока переключения сигналов, второй, третий и четвертый входы которого соответственно соединены с выходами приемника, демодулятора и блока питания, высокочастотный выход линии связи соединен на диспетчерском пункте с входом-выходом блока уплотнения, выход которого соединен в приемном устройстве через блок выделения информационных сигналов с первым входом микропроцессора, первый выход которого соединен через блок формирования номера скважины и номера группового информационного пункта с выходом блока уплотнения, первый информационный выход микропроцессора соединен с запоминающим блоком, выход которого является выходом системы, а второй информационный выход микропроцессора соединен с блоком индикации, выход пульта диспетчера соединен с вторым входом микропроцессора, третий информационный выход которого является вторым выходом системы.