чем и как передать сигнал из автономного прибора в скважине наверх?, скважина заполнена нефтью, в ней насос, под насосом автономный прибор Опции

[Krys]

Здравствуйте. Возникла у нас такая задача. Необходимо передавать медленный (хотябы раз в час) сигнал из автономного прибора в скважине наверх. Скважина заполнена нефтью, которую качает снизу насос, под насосом автономный прибор, замеряющий температуру и давление. Прибор просто болтается на обычном тросе (не геофизическом кабеле) на несколько метров ниже насоса. Полностью автономный. Работает порядка месяца. В процессе работы нужно периодически снимать с него данные. Вытаскивать каждый раз насос - слишком дорого. Скважина глубиной километр или несколько...
Подскажите, пожалуйста, чем это можно обеспечить, какие мысли.
Звук не передашь - насос гудит.
Давление не передашь - насос сам даёт скачки давления.
Поскольку прибор автономный, очертенную энергию взять неоткуда...
В скважине находится металлическая труба (т.н. "обсадная колонна), но рассчитывать на её проводимость не приходится - она набирается из коротких стыков скручиванием по резьбе, всё это махом ржавеет. Плюс в некоторых местах делается т.н. "перфорация", т.е. прострелы этой колонны для того, чтобы нефть сливалась в трубу в образовавшиеся отверстия. Отверстия делаются взрывом, может всё разнести :)) Т.е. электрического контакта по этой колонне снизу наверх может не быть :)

[Herz]

Уже и пошутить нельяза.

Все же, чем плохо? Хотя мне нравится больше моя "химическая" идея.

Химическая идея хорша разве что оригинальностью (снимаю шляпу), но абсолютно не выдерживает критики.
Во-первых, трудно представить себе реагент, отсутствующий в исходной среде (нефть - это такая штука... там чуть не вся таблица Менделеева), безопасный, дешёвый и легкообнаруживаемый в малых концентрациях.
Во-вторых, химанализ (спектральный тем более) - недешёвое удовольствие, в полевых условиях - особенно.
В-третьих, как закодировать в дозе/составе несколько измеряемых величин? Да с приемлемой разрядностью? Это только в организмах "химические" команды хорошо работают...

Помнится, рассказывали мне про первые "вычислительные комплексы", устанавливаемые на вертолетах для определения момента бомбометания. И были они полностью механические. Линия задержки - на основе прохождения железного шарика по желобу. Сейчас такое никто и не воспроизведет, наверное. Слишком точная мех. работа! Но, бомбы в цель попадали!

Да, на войну никаких затрат не жалко было!

[Microwatt]

Химическая идея хорша разве что оригинальностью (снимаю шляпу), но абсолютно не выдерживает критики.

Хм... идея не оригинальна. В буровых нужно определять момент поломки бура. Традиционно это определяли только по снижению скорости проходки. Часто просто твердая прослойка попадалась. Подъем колонны в пару километров... довольно сложная процедура чтобы делать ее ошибочно.
В бур еще лет тридцать тому вкладывали ампулы с меркаптаном. Вонь из скважины достаточно быстро указывала, что бур сломался и ампулы лопнули.
Не могу точно предсказать потребные мощности при акустическом сигнале. Но то, что это во много раз меньше, чем при связи "молоточками" - абсолютно уверен.
Передавать (принимать, точнее) нужно микрофоном на обсадной трубе. Если геофизики слышат за 15-25 км шум проезжающей машины по сотрясению грунта, то на 2-3км приемник преднамеренный сигнал калиброванной частоты на стальной трубе обнаруживать должен много легче.
Модулируя сигнал, можно передать достаточно много информации, но медленно. Впрочем, полминуты тут можно считать очень быстро?

[Krys]

Если геофизики слышат за 15-25 км шум проезжающей машины по сотрясению грунта

У машины масса огого и кочки, на которых она создаёт эти вибрации. А в трубе - где взять столько энергии, чтобы расшатать землю.

то на 2-3км приемник преднамеренный сигнал калиброванной частоты на стальной трубе обнаруживать должен много легче.

Дело в том, что сама труба может иметь "перфорации", т.е. прострелы, дырки. Или вообще может отсутствовать в некоторых местах полностью по всему диаметру. Стыки опять же... труба-то не цельная. Да и лежит она в земле, которая колебания будет демпфировать. Если бы труба ничего не касалась - другое дело.

Модулируя сигнал, можно передать достаточно много информации, но медленно. Впрочем, полминуты тут можно считать очень быстро?

Да, время у нас вагон.

Если намагничивать поток нефти. Если она вообще немагнитится, допустим ниже передатчика находится источник металлической примеси,
или магнитного порошка, он пропускает этот порошок в растворе с нефтью через передатчик, а наверху измеряют магнитное поле.
Если датчики чувствительные, они уловят разницу, и думаю ни насос, ни труба не смогут снизить этот фон.

В металлических трубах даже инклинометры не работают, трубы сами намагничены чёрти как, будут перемагничивать проходящие частицы как попало. Да и в толще земли вполне могут встретиться породы с магнитными аномалиями, руды железные и т.п., которые будут портить всю картину.

[Microwatt]

У машины масса огого и кочки, на которых она создаёт эти вибрации. А в трубе - где взять столько энергии, чтобы расшатать землю.
Дело в том, что сама труба может иметь "перфорации", т.е. прострелы, дырки. Или вообще может отсутствовать в некоторых местах полностью по всему диаметру. Стыки опять же... труба-то не цельная. Да и лежит она в земле, которая колебания будет демпфировать. Если бы труба ничего не касалась - другое дело.
Да, время у нас вагон.

Так своими геофонами они слышат вибрацию НЕПОСРЕДСТВЕННО! Эффект накопления сигнала повышает чувствительность в десятки тысяч раз! Вон телескоп Хаббл навели на тщательно отобранный совершенно черный участок неба. Через десять суток он выдал такую насыщенную объектами картинку, что все только ахнули.
Демпфировать... Да грунт передаст все это в крайнем случае. Мощность передатчика тут в импульсе несколько ватт достаточна.
Ладно, захотите - проработаете такие системы. Нет - пускайте радиоактивные пузыри....

[asdf]

Так своими геофонами они слышат вибрацию НЕПОСРЕДСТВЕННО! Эффект накопления сигнала повышает чувствительность в десятки тысяч раз!
Демпфировать... Да грунт передаст все это в крайнем случае. Мощность передатчика тут в импульсе несколько ватт достаточна.

Согласен с Microwatt-ом, передача низкочастотным аккустическим сигналом, наверное, самое правильное решение.
Для кодировки использовать двух или трех частотный сигнал.
Соотношение с/ш улучшать за счет фильтрациии и длительного (сотни секунд) накопления.
Для более конкретного разговора имело бы смысл узнать у заказчика работы, коэфициенты затухания звуковых волн, например, в диапазоне 10-100 Гц. в типичных грунтах.

[Microwatt]

Согласен с Microwatt-ом, передача низкочастотным аккустическим сигналом, наверное, самое правильное решение.
Для кодировки использовать двух или трех частотный сигнал.
Соотношение с/ш улучшать за счет фильтрациии и длительного (сотни секунд) накопления.
Для более конкретного разговора имело бы смысл узнать у заказчика работы, коэфициенты затухания звуковых волн, например, в диапазоне 10-100 Гц. в типичных грунтах.

Да даже жирно тут будет двумя-тремя частотами. Обычный старт-стопный телеграф с несущей герц 40-100.
Важно только так выбрать частоту, чтобы на нее прямо не попадали строго периодичные шумы механизмов. Какая-нить консервная банка (ну, тонкая стенка) с электромагнитом внутри может служить достаточно хорошим передатчиком. Микрофон - на обсадную или в метре от нее трубу полдюйма в грунт на метр забить. Кстати, если труба приемника (передатчика) настроена в резонанс - тоже может помочь.
Конечно, от идеи до воплощения - время и труды. Но полистать на эту тему по составным частям системы стоит. Если акустик за пару миль слышит, как чихают на подлодке, то почему не поймать преднамеренный, заранее известный сигнал?

Сообщение отредактировал Microwatt - Jan 23 2009, 00:04

[Krys]

Всем спасибо за идеи!!! Но тема не закрыта, рад буду ещё идеи выслушать

Если акустик за пару миль слышит, как чихают на подлодке, то почему не поймать преднамеренный, заранее известный сигнал?

Это если глубоко под водой без волнений и шума винтов. А у нас насос работает, создаёт турбулентности, от неоднородностей звук будет отражаться.

Почему так написал - не я один работал, а решение не было реализовано по многим причинам. Не могу же выкладывать Вам готовое! Результат не только моих трудов. Я даже не уверен, что это потом было запатентовано... Вот, все что хотел сказать, и не больше

Да даже если не запатентовано, даже если Вы это делали не один. Вот представьте себе ситуацию, если бы Эйнштейн свою теорию относительности унёс с собой в могилу только из-за того, что его теория сразу не нашла применения?... Да, если бы он думал только о своей славе, то так бы и произошло, если бы было главнее признание а не преумножение научного знания.
Вы пока что со своей идеей похожи на Отелло "так не достанься же ты никому". Ну не приняли к реализации Вашу идею - у Вас 2 выбора: или унести её с собой в могилу или подарить её кому-нибудь... будет хоть какая-то польза...

[asdf]

Всем спасибо за идеи!!! Но тема не закрыта, рад буду ещё идеи выслушать
Это если глубоко под водой без волнений и шума винтов. А у нас насос работает, создаёт турбулентности, от неоднородностей звук будет отражаться.

Отошли от сважины на пару километров, поставили геофоны.
Шумы от устья скважины будут распростаняться поверхностной волной.
Геофон с вертикальной чуствительностью, для поверхностной волны - развязка дБ20 -30.
Можно сделать кольцевой ров и бетонный концентратор - еще дБ20.
Поставили N геофонов в ряд по радиусу от скважины с шагом метров 2-5, у поверхностной волны большая дисперсия, поэтому после корреляционного приема эти сигналы можно рассматривать как независимые - еще 10lgN дБ.
При частоте звукового сигнала порядка 10Гц и времени приема 1000сек - еще набегает 40дБ за счет накопления.
На 2х частотном коде за час можно будет 12 бит передать.
Так реально набрать энергетику канала дБ 90-100.
Если, как говорил Microwatt, набрать статистику по шумам скважины и работать в "чистых окнах" - то на узкополосной фильтрации еще дБ40-60 набрать можно.
Если статистика нестационарная, то передавать можно на нескольких частотах одновременно - какая нибудь да и пройдет.
Как я понял, насос находится на глубине, поэтому в этом случае затухание для звука от него будет такое же как и для полезного сигнала, а с/ш мы улучшили ухищрениями.

может не понял смысл, но по-моему для накопления необходим синхросигнал, хоть сверху вниз, хоть снизу вверх. а как его реализовать?

Кореляционный прием по полной программе в режиме вхождения в связь, - т.е поиск по возможным вариантам фазового сдвига (а если все это дело движется , то и по частоте). На частоте 10-100Гц на плисине такой многоканальный коррелятор и для приема от десятков геофонов, как мне кажется, вполне реально сделать.
Поэтому даже если насос и излучает десятки кВт звука (механика, пульсации давления и т.д.) то для передатчика потребуется мощность значительно меньше 1Вта.