Communications System for Down-Hole Measurements

Progressively deeper and hotter oil wells have driven design modification that enhances the performance in sensors and downhole electronic instruments. Oil reservoirs in Mexico are located at mean depths of 6,000 m; as a consequence, the requirements for measuring thermodynamic and geophysical parameters are challenging. This paper describes a bidirectional communication system that exchanges data from a down-hole high pressure and high temperature (HP/HT) measurement tool to the surface installation. The communication medium is a 7 km mono-conductor 1K22 logging cable used also as a power supply transmission line. The system consists of a proprietary downhole measurement tool, composed of a HT/HP sensor and a high temperature DSP-based electronic device, and a data acquisition equipment located in the surface installation. The system employs a communication algorithm that automatically changes the carrier frequency of the modulation technique employed, to avoid issues derived from noise interference, cable attenuation and thermal drift of the front end passive elements. The laboratory tests results provide a firm basis for testing and evaluating the system in the field.

ResumenLa extracción de hidrocarburos se realiza en fondos de pozo cada vez más profundos y calientes, lo cual ha impulsado modificaciones en los diseños de sensores e instrumentos electrónicos que se utilizan en estas aplicaciones para mejorar su rendimiento. Las reservas de petróleo en México se encuentran a profundidades promedio del orden de 6 000 m; por lo consiguiente, los requisitos para la medición de parámetros termodinámicos y geofísicos son un reto tecnológico. Este documento describe un sistema de comunicación bidireccional que intercambia información entre una herramienta de medición de alta presión y alta temperatura (HP/HT), ubicada en el fondo del pozo, y un equipo de medición instalado en la superficie. El medio de comunicación es un cable mono-conductor de 7 km tipo 1K22 usado para descender la herramienta, el cual también se usa como una línea de transmisión de la fuente de alimentación. El sistema de comunicación consta de una herramienta de medición en fondo de pozo, la cual cuenta con solicitud de patente, y está compuesta de un sensor HP/HT, un dispositivo electrónico de alta temperatura basado en DSP y un equipo de adquisición de datos situado en la instalación de superficie. El sistema emplea un algoritmo de comunicación adaptativo que cambia automáticamente la frecuencia de la portadora de la técnica de modulación seleccionada, para evitar los problemas derivados de la interferencia de ruido, la atenuación del cable y de la deriva térmica de los elementos electrónicos. Los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio proporcionan una base firme para la prueba y evaluación del sistema en campo.