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 :)

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=58064&hl=
посмотрите в моей теме, мож приглянется низкочастотный излучатель

Спасибо, я эту тему всю уже перечитал сначала, прежде чем эту заводить :)))
Конкретно по НЧ излучатель в деталях там не говорится. Просто как идея.
Можно её развить, конечно. Но я всё равно не представляю, как это сделать. Из чего этот излучатель? Пройдёт ли НЧ сквозь жидкость, толщу земли, обсадную колонну, несколько километров?

Может ультразвук?

Поинтересуйся у тех, кто делает забойные инклинометрические системы, у них это дело отработано.
А в данном случае - к насосу идет кабель, почему к устройству нельзя протянуть свой кабель?

А выключать на секунду-другую недопустимо?

Боюсь, шум насоса забьёт любой ультразвук. Да и насос является преградой. Как бы затычкой. А прибор находится ниже насоса.
Скважина может быть не только вертикальная, но и наклонная, любого профиля.

Ага, тоже думали над этим, недопустимо. После полной остановки насоса вывести скважину на режим нужно до 8 часов.

Если свистеть с частотой 100.000000000 КГц, а на верху поставить фильтр на 100.00000 КГц +-0.1гц, то тоже забьет?

Мне не у кого спросить. Только тут. Вот и спрашиваю.
Насос стоИт плотно в трубе, "обогнуть" его кабелем не получится. Насквозь пройти кабелем насос невозможно, т.к. это законченное устройство, в которое мы не вмешиваемся. Более того, недопустимо даже вмешаться в кабель этого насоса, т.к. он имеет суперпрочную оплётку, иначе под таким потоком частиц всё измохратит. Кабель надёжно заделан в насос. Даже обычный геофизический кабель не подходит.


У меня опасения, как этот ульразвук пройдёт саму толщу насоса, он же в целом металлический. Да и он так всё перемешивает, что образуются жуткие турбулентности. Боюсь, что ничего не дойдёт... Но могу и ошибаться, опыта нет. Если я неправ, а Вы уверены в прохождении ультразвука - заявите это авторитетно и обоснованно, постараемся к Вам прислушаться :)

AFAIK забойные инклинометрические системы делали (или пытались делать) в Томске, так что есть смысл поискать этих людей.

Я думаю об ультразвуке нечего и говорить - у него затухание такое, что к устью от него не останется и следов. Вот если принимать его в соседней скважине, другим прибором, опущенным на обычном геофизическом кабеле...

Недавно по Нэшнл Джиографик видел - слоны общаются до 30-50 км. С помощью инфразвука.
Может действительно сверхнизкочастотные колебания Ваше устройство сможет сгенерировать и промодулировать?
А принимать сейсмографом.

Один из способов передачи информации из забойной инклнометрической системы - частичное перекрытие отверстия скважины с небольшой частотой (0,5...2 Гц). Поскольку через нее качается жидкость, изменения давления можно обнаружить наверху. Ваше устройство находится ниже насоса, следовательно оно может перекрывать ему входное отверстие, вот только хватит ли ему на это энергии?

А есть возможность разделить задачу? Например, так:
1) Из прибора передавать информацию на приемник в насосе. Расстояние, насколько я понимаю, небольшое.
2) От насоса - по линии, проложенной параллельно с силовым кабелем (или даже по самому кабелю).

не... не умеют каротажные лебедки мотать параллельно два кабеля, а кабель насоса, как было сказано, вскрывать нельзя

интересно, а как сейчас решается такая задача? или это новый прибор?

А может химическим путем? Подмешивать чегонить к нефти, чего в нефти не может быть по определению, а на верху спектрометер.

уверенности конечно нет, но подумать насчет ультразвука надо. средой распространения будет являться нефть, а она ведь проходит через насос. да, появятся куча отражений, да и фиг бы с ними. просто промодулировать ультразвук придется на заведомо более низких частотах по сравнению с частотным спектром шумов от механики насоса. условно говоря, если передать нужно 2 байта в час, то частота модуляции ультразвука может быть и 16/3600 Гц. а дальше все будет зависеть от мощности излучения и чувствительности приемника

Мда, вот это креатив... Только человек с таким ником мог такое придумать

А корпус насоса соединен с трубой? Если нет, то можно подавать на насос напряжение или ток относительно трубы, а принимать сверху с кабеля насоса.

Тогда лучше маленькие капсулы (внутри записки), а сверху их отлавливать

Может, и хватит энергии. Идея интересная, конечно. Не знаю, допустимо ли перекрывать входное сопло насоса :))) Подозреваю, что не разрешат. Да и какой там клапан поставить... супернадёжный... там ведь чёрти что через него проходит: и порода, и мазут, и газ... Боюсь, что он износится быстро как минимум. Но скорее всего не разрешат. Да и чтобы отличить информационные пульсации давления от пульсаций самого насоса, нужно будет делать посылки довольно длительными, а это значит надолго затыкать сопло насоса. Погорит он наверное от этого :)


Не подходит такой вариант, нельзя кабель дербанить, уже кто-то ответил за меня.


Устройство автономное, боюсь, не найдётся столько энергии - землю раскачивать. Да и глубина неск. км.


Я тоже думал над этой идеей. Довольно реалистично получается. Только не знаю, что примешивать, чтобы это определялось в минимальных концентрациях и не было редким, драгоценным, опасным для здоровья, повреждающим саму нефть (разлагающим) и т.п.
Предложите, пожалуйста... Вы бы очень помогли..


Нет никаких гарантий, что труба будет проводящей, на стыках может быть что угодно. Как и насчёт кабеля нет никаких гарантий, что он не будет замыкать с трубой. Да и дербанить его нельзя.


Мы тоже думали над этим. ПисАть на флешки, флешки в капсулах, капсулы отстреливать, и пусть себе всплывают. Но нет гарантии, что её не размолотит в насосе. Возможно, в насосе есть ещё и фильтр какой-то (сетка крупная), в нём тоже может застревать. И ещё один вопрос - как это наверху отлавливать... может оказаться очень проблематичным...



Всем спасибо за идеи!!! Прошу ещё идей :)

Точно! Ставим в приборе принтер, он печатает всю информацию, запечатывает в бутылку капсулу и через шлюз выбрасывает наверх. А там ставим отстойник и собираем капсулы.

кстати, если речь идет об измерении температуры и давления, то можно вообще без этого прибора обойтись. температура нефти на выходе из скважины будет несильно отличаться от температуры внизу, а давление будет обратнопропорционально току, потребляемому насосом. дальше все это уже легко интерпретируется табличным методом после набора статистики для различных глубин.

Я не знаю. Я не химик. А что на верху уже есть из оборудования? Какой-то on-line хим. анализ нефти проводится?

Между прочим, записки в бутылках отсылать на верх, тоже может быть хорошей идеей. Только понятно что не бутылки, а eeprom, с чемнить RF, чтобы по быстрому можно было снять показания.

Кстати, в современных книжных магазинах на книжки клеют ВЧ-маркеры (или как в персональных плстиковых карточках). По ним можно отслеживать и отлавливать капсулы уже наверху.
А еще один способ, опустить леску (метал.тросик) подпружиненную сверху, а снизу ее (его) кто-то будет дергать, почти как у водолазов. Два раза дернул: все хорошо, меня не беспокойте.

В инклинометрах источником электричества служит турбинный генератор, турбинка которого вращается потоком жидкости. Передача информации идет на инфразвуковых частотах с помощью электрических импульсных разрядов.

Нужно проработать низкочастотный звук по трубе.
При низкой частоте его затухание будет невысоким. Во всяком случае, гораздо ниже, чем у ультразвука. Отфильтровать сигнал от шумов насоса - дело техники. Когда знаешь, что это можно сделать - сделаешь!
Для справки. Разбирался как-то со стробоскопическим измерителем угловых скоростей. Маховик гироскопа вращается двигателем. Опорный кварц помогает измерить частоту вращения. При повороте угломера двигателю добавляют и убавляют току, чтобы скорость отработала угловое перемещение.
Так вот, прибор обнаруживает поворот на 0.28 угловой секунды за секунду. Напряжение с датчика тока в 10000 раз ниже уровня шумов в цепи питания двигателя. Тем не менее, - работает! Через хорошие схемы фильтрации и усреднения сигнала в ФАПЧ. Встречал и другие примеры.
Вроде бы, относительно простыми аппаратными средствами слабый, но стабильный по частоте сигнал можно обнаружить при уровне шумов на 60дБ (!) выше.
Связь будет медленной, но уверенной!

звук (любой) хорошо распространяется в однородной среде. а больше всего затухает на границе раздела сред. в случае стыковки труб (а их на нескольких километрах очень много) затухание будет значительным

Кстати, а собственно температура там какая? Больше 100 гр. наверное. Тут еще компоненты выбрать проблема. Производителей единицы...

Думаю, что использовать акустический сигнал можно:
1. звук (ультразвук) затухает в жидкостях и твердых телах гораздо меньше чем в газах.
Правда, если не имеется большого количества неоднородностей, размеры которых соизмеримы с длиной акустической волны (в среде, через которую эта волна проходит).
Если излучать сигнал в нефть под насосом, турбулентности, действительно сильно его ослабят.
Поэтому, ИМХО, сигнал лучше пропустить через корпус насоса, прикрепив излучатель (звукопровод) к его нижней части.
2. так как нефть перемещается в трубе, частота принимаемого сигнала будет отличаться от частоты излучаемого сигнала (доплеровский сдвиг). Скачки давления, создаваемого насосом, тоже могут являться акустическими неоднородностями и создавать сдвиг частоты излучаемого сигнала.
ИМХО, количественно, вышеописанные эффекты могут быть смоделированы программно с учетом свойств нефти как жидкости и акустических шумов, излучаемых насосом.
3.На остальном участке, от приемника до насоса, можно использовать в качестве звукопровода, либо слой нефти, прилегающий к поверхности кабеля (минимальные скачки давления из-за вязкого трения), либо сам кабель.
4.ИМХО, частоту (частоты) нужно выбирать исходя из вышеописанного (возможно, учтены не все факторы), результатов моделирования и экспериментов (для начала, самых простых).

А можно и пузыри пускать.

Из меркаптана.

Возможно, самое простое и работоспособное на 100% (без особых экспериментов) устройство - закрепленный на нижнем конце трубы электромагнитный "дятел". Стучит себе типа "азбукой Морзе". Слышно должно быть, и отфильтровать стук наверху, скорее всего, не проблема.
Причем, расход энергии на такой соленоид с молоточком - мизерный.
И сама конструкция дешевая до безобразия....

Питарды не проще?

Неуёмная фантазия...
Петарды.

Уже и пошутить нельяза.

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

Чем хорош "дятел" с точки зрения малого потребления (интегрально) - концентрация энергии только в момент удара.
Также, возможно, чтобы молоточек стучал по резонирующей камере. Тогда энергия будет несколько концентрироваться еще и по спектру звукового сигнала.

Да, выглядит это, возможно, не как хай-энд какой-нибудь. Но, работать должно. А что еще надо?

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!

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...

Да, на войну никаких затрат не жалко было!

"Молотковые" передатчики тоже используются, но тут ситуация вроде немного другая.

Чтобы стучать по трубе нужен механический контакт с ней.

Точно такую же задачу я когда-то решал. И решил. Решение не пошло в серию, так как было слишком оригинальным...
Выкладывать его Вам не стану, но подсказки дам:
1) ориентация на передачу информации при помощи звука (инфра/ультра) - правильная;
2) температура в скважинах реально доходит до 300 градусов по C, поэтому никакая электроника не будет работать, нужно обойтись без нее ....
Дальше - думайте сами....

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?

Извините, Wise, при всем уважении к Вам, не намекну...
Расчет на то, автор темы, пойдя указанным путем, дойдет до практического решения... или не дойдет. В общем-то, его проблемы...

Подскажите, пожалуйста, чем это можно обеспечить, какие мысли.

Ищите в области связи подводных лодок с внешним миром. Только это очень дорогая штука. Генератор энергии обычно делают на прокачивании раствора через крыльчатку.

идея использовать в качестве звукопередающей среды корпус насоса и кабель кажется гораздо лучше, чем использовать для этого обсадную колонну. резьбовые соединения колонны в процессе ее сборки обрабатываются специальной смазкой для улучшения герметичности соединения. что это за смазка точно не знаю, видимо какая-то мастика или герметик, но такое соединение будет ослаблять звуковые колебания на каждом стыке

может быть к нижней части насоса жестко прикрепить вибромоторчик?

Подозреваю, что его раскритиковали старшие товарищи, а тебе стало обидно.


Типичная температура в скважинах 80...90 радусов, в последнее время разрабадываются скважины с температурой 100...130, крайне редко в особых геолоических регионах встречаются скважины с температурой до 150...180 градусов.


А геофизики-то и не знают что их электроника в скажинах не работает...


О, великий, да разве ж мы способны, это только ты можешь думать, а мы сирые и убогие скромно внимаем тебе...

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.
Второй способ, облучать нефть радиацией. Тогда по уровню радиации.
Третий способ, сжигать часть нефти, прямо там в трубе, или каким то образом разлагать на компоненты, и сливать их обратно,
тогда по наличию вот этих компонентов судить, есть сигнал или нет
Четвертый способ добавлять газ, в нефть, правда тут объемы нужны серьезные, потому что нефть, наверняка и так с газом идет.

да, насколько я знаю нефтяники обычно выдают ТЗ на приборы для эксплуатации до 150С.
в продолжение идеи передачи звука через корпус насоса и кабель можно подумать еще о турбинке, закрепленной жестко к нижней части насоса и вращающей "трещетку", и электромагните, тормозящем эту турбинку или отключающем "трещетку".
в общем, чтобы приборчик мог месяц проработать без внешнего питания, турбогенератор видится по-любому, а уж как сформировать акустический сигнал не принципиально

Во первых, пост был адресован не Вам, а автору темы. Во вторых - 300 гр. по С - это цифра из ТЗ. Остальное - без комментариев...

Monitor7 предлагал тут желающим технологию изготовления ИС до, если не ошибаюсь, 400 градусов.
В принципе, это не так уж и сложно - только заказчиков на такое нет и, похоже, уже не будет.

Сколько стоить будут такие ИС? Может оказаться дороговато, даже для нефтяников. А потом, нужны не только ИС...

А я присоединяюсь к автору того сообщения.
Что-то уж слишком Вы себя надменно ведёте. При всём уважении к Вашим "мозгам", тут попадаются не менее "мозговитые" пользователи. Мы же не в детском саду, "кто первый догадается - тому конфетка", никого поучать не требуется. Как и некрасиво выставлять на показ свои способности, мол "вон, смотрите, я то умею, а вы не умеете, и никогда у вас это не получится".
Вы свою идею в гроб унесёте? Не вздумайте! Произойдёт мировая катастрофа! Наука без Вашей идеи не сможет дальше существовать, как не смогла бы без открытий, скажем, Эйнштейна или Фарадея.
Пожалуйста, будьте Человеком с большой буквы, к чему эти низменные проявления...
Извините, если обидел.

Боюсь, что пока нефть пройдёт километра 3, разное может случиться... :)
Очень сомневаюсь в таком методе. Мало ли от каких факторов будет зависеть потребление насоса... Не могу эту идею серьёзно рассматривать...

Скорее всего, ничего нет. Приёмное устройство (анализатор) придётся делать самим, и оно должно быть относительно простым, как, например, гамма-канал.

Я про это уже писАл ранее, что может размолотить лопастями насоса - тоже под вопросом.

Поскольку передатчик будет под насосом, да её и свисать на несколько метров ниже, то турбинка под вопросом, там уже поток не такой мощный и более распределённый.

Расскажите, пожалуйста, поподробнее про этот метод. Не очень понятно, куда делаются разряды.