Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в погружных телеметрических системах насосных установок для добычи нефти.
Известен способ повышения надежности системы телеметрии при помощи устройства защиты погружной части со встроенным герконовым реле (Патент №2304834, МПК Н02Н 7/08, Н02Н 9/04, 2007), размыкающим цепь при появлении перенапряжения на входе устройства, содержащего также три дросселя, три конденсатора, два резистора, диод и MOSFET транзистор.
Известен способ повышения надежности системы телеметрии при помощи устройства защиты погружной части со встроенным герконовым реле (Патент №2423768, МПК Н02Н 9/4, 2011), размыкающим цепь при появлении перенапряжения на входе устройства, содержащего также два диода, стабилитрон, два дросселя, пороговый элемент, три резистора, два конденсатора и электронный ключ.
Недостатком устройства защиты является невысокая надежность, обусловленная хрупкостью герконового реле и постоянными вибрациями насоса. Все это может привести к его неисправности.
Известен способ повышения надежности системы телеметрии при помощи устройства для крепления и защиты погружных блоков системы телеметрии (Патент №2578017, МПК G12B 9/02, G01D 11/24, Е21В 47/00, 2016), содержащего корпус и погружной блок системы телеметрии.
Недостатком такого устройства является увеличение массы центробежного насоса и, как следствие, увеличение нагрузки на погружной электродвигатель. Следовательно, погружной электродвигатель будет работать в менее щадящем режиме и более быстро расходовать свой ресурс.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей системы телеметрии за счет применения общего холодного резервирования замещением к ее погружной части.
Поставленная задача достигается системой телеметрии для центробежных насосов, содержащей резервированную погружную часть, состоящую из основного блока и резервного блока, соединенных с переключателем, наземной части, состоящей из источника питания постоянного напряжения положительной полярности, соединенного с первым электронным ключом и источника питания постоянного напряжения отрицательной полярности, соединенного со вторым электронным ключом, при этом первый и второй электронные ключи соединены с блоком управления и обработки данных, а нейтраль связана с переключателем, первым и вторым электронными ключами и блоком управления и обработки данных.
Существо изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображена функциональная схема системы телеметрии для центробежных насосов с резервированной погружной частью.
Система телеметрии для центробежных насосов с резервированной погружной частью содержит (см. чертеж): наземную часть 1, которая состоит из источника питания постоянного напряжения положительной полярности 2, источника питания постоянного напряжения отрицательной полярности 3, первого электронного ключа 4, второго электронного ключа 5 и блока управления и обработки данных 6, нейтраль 7, погружную часть 8, которая состоит из переключателя 9, основного блока 10 и резервного блока 11.
Система телеметрии для центробежных насосов, содержащая резервированную погружную частью, состоящую из основного блока 10 и резервного блока 11, соединенных с переключателем 9, содержащую наземную часть 1, состоящую из источника питания постоянного напряжения работы, насос очень сильно вибрирует. Глубина скважины может достигать нескольких километров, а температура на дне скважины нескольких сотен градусов. Работа в таких экстремальных условиях может приводить к различным отказам погружной части системы телеметрии. Останавливать добычу сырья и вытаскивать насос для проведения ремонта, каждый раз при обнаружении отказов погружной части системы телеметрии экономически не выгодно, т.к. совокупность затрат на проведение таких работ и убытков понесенных из-за простоя оборудования может значительно превысить стоимость нового насоса.
Наземная часть системы телеметрии находится на поверхности скважины и интегрируется в станцию управления электроцентробежного насоса. Условия эксплуатации зависят от климата и места добычи.
Собирается вся система из двух частей согласно приведенной схеме.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность системы телеметрии, а также снизить затраты на спуско-подъемные операции, при выходе из строя погружной части системы телеметрии, за счет резервирования погружной части системы телеметрии.
Система телеметрии для центробежных насосов, содержащая резервированную погружную часть, состоящую из основного блока и резервного блока, соединенных с переключателем, наземную часть, состоящую из источника питания постоянного напряжения положительной полярности, соединенного с первым электронным ключом, и источника питания постоянного напряжения отрицательной полярности, соединенного со вторым электронным ключом, при этом первый и второй электронные ключи соединены с блоком управления и обработки данных, а нейтраль связана с переключателем, первым и вторым электронными ключами и блоком управления и обработки данных.
Похожие патенты:
Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение минимально возможного времени срабатывания устройства резервирования отказа выключателя. Согласно способу подают сигнал выключения на вход управления выключателем присоединения, одновременно с этим запускают таймер выдержки времени. Посредством блока фиксации отключения анализируют характер сигнала с датчика срабатывания и, если за время выдержки таймера не будет получен сигнал с блока фиксации отключения, подают сигнал на отключение резервирующих выключателей. Используют датчик срабатывания со средством контроля прохождения метки положения, располагаемой на элементе привода выключателя, перемещение которого взаимно однозначно связано с перемещением полюса выключателя. Приемник датчика закрепляют неподвижно относительно корпуса выключателя и посредством блока фиксации формируют сигнал на входе управления выключателем присоединения в случае, когда расчетная скорость перемещения метки датчика равна или больше задаваемой уставки, причем блок фиксации запускают по фронту сигнала выключения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технике релейной защиты и автоматики на подстанциях промышленных предприятий с крупными высоковольтными электродвигателями (ЭД). Технический результат - повышение бесперебойной работы промышленных предприятий с крупными ЭД за счет сохранения питания от двух внешних источников, облегчения условий самозапуска ЭД, снижения количества коммутаций. Устройство содержит: блок контроля напряжения источника питания, блок ЗПП, блок контроля напряжения секции шин, исполнительный блок отключения ввода, первый таймер, первый логический элемент 2И, второй логический элемент 2И, исполнительный блок включения ввода, логический элемент ИЛИ-НЕ, третий логический элемент 2И, четвертый логический элемент 2И, второй таймер, исполнительный блок включения секционного выключателя. Исполнительный блок отключения ввода является выходом первой ступени защиты от потери питания и действует на отключение выключателя ввода потерявшей питание секции шин распределительного устройства. Исполнительный блок включения ввода является выходом АПВ и действует на включения выключателя ввода. Исполнительный блок включения секционного выключателя является выходом АВР и действует на включения секционного выключателя. Предложенное устройство предназначено для повышения устойчивости работы промышленных предприятий с крупными ЭД и устанавливается в ячейках распределительных устройств трансформаторных подстанций, питающих синхронные электродвигатели. 2 ил.
Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы телеметрии, а также снижение затрат на спуско-подъемные операции, при выходе из строя погружной части системы телеметрии, за счет резервирования погружной части системы телеметрии. В системе телеметрии для центробежных насосов с резервированной погружной частью, состоящей из основного блока и резервного блока, соединенных с переключателем, содержащей наземную часть, состоящую из источника питания постоянного напряжения положительной полярности, соединенного с первым электронным ключом, и источника питания постоянного напряжения отрицательной полярности, соединенного со вторым электронным ключом, при этом первый и второй электронные ключи соединены с блоком управления и обработки данных, а нейтраль связана с переключателем, первым и вторым электронными ключами и блоком управления и обработки данных. 1 ил.
Схема УЭЦН
УЭЦН – установка электроцентробежного насоса, в английском варианте - ESP (electric submersible pump). По количеству скважин, в которых работают такие насосы, они уступают установкам ШГН, но зато по объемам добычи нефти, которая добывается с их помощью, УЭЦН вне конкуренции. С помощью УЭЦН добывается порядка 80% всей нефти в России.
В общем и целом УЭЦН - обычный насосный агрегат, только тонкий и длинный. И умеет работать в среде отличающейся своей агрессивностью к присутствующим в ней механизмам. Состоит он из погружного насосного агрегата (электродвигатель с гидрозащитой + насос), кабельной линии, колонны НКТ, оборудования устья скважины и наземного оборудования (трансформатора и станции управления).
Основные узлы УЭЦН:
ЭЦН (электроцентробежный насос) – ключевой элемент установки, который собственно и осуществляет подъем жидкости из скважины на поверхность. Состоит он из секций, которые в свою очередь состоят из ступеней (направляющих аппаратов) и большого числа рабочих колес собранных на валу и заключенных в стальной корпус (трубу). Основные характеристики ЭЦН – это дебит и напор, поэтому в названии каждого насоса присутствуют эти параметры. Например, ЭЦН-60-1200 перекачивает 60 м 3 /сут жидкости с напором 1200 метров.
ПЭД (погружной электродвигатель) – второй по важности элемент. Представляет собой асинхронный электродвигатель, заполненный специальным маслом.
Протектор (или гидрозащита) – элемент, расположенный между электродвигателем и насосом. Отделяет электродвигатель, заполненный маслом от насоса заполненного пластовой жидкостью и при этом передает вращение от двигателя к насосу.
Кабель , с помощью которого к погружному электродвигателю подводится электроэнергия. Кабель бронированный. На поверхности и до глубины спуска насоса он круглого сечения (КРБК), а на участке погружного агрегата вдоль насоса и гидрозащиты - плоский (КПБК).
Дополнительное оборудование:
Газосепаратор – используется для снижения количества газа на входе в насос. Если необходимости в снижении количества газа нет, то используется простой входной модуль, через который в насос поступает скважинная жидкость.
ТМС – термоманометрическая система. Градусник и манометр в одном лице. Выдает нам на поверхность данные о температуре и давлении той среды, в которой работает спущенный в скважину ЭЦН.
Вся эта установка собирается непосредственно при ее спуске в скважину. Собирается последовательно снизу вверх не забывая про кабель, который пристегивается к самой установке и к НКТ, на которых все это и висит, специальными металлическими поясами. На поверхности кабель запитывается на устанавливаемые вблизи куста повышающий трансформатор (ТМПН) и станцию управления.
Помимо уже перечисленных узлов в колонне насосно-компрессорных труб над электроцентробежным насосом устанавливаются обратный и сливной клапаны.
Обратный клапан (КОШ - клапан обратный шариковый) используется для заполнения насосно-компрессорных труб жидкостью перед пуском насоса. Он же не позволяет жидкости сливаться вниз при остановках насоса. Во время работы насоса обратный клапан находится в открытом положении под действием давления снизу.
Над обратным клапаном монтируется сливной клапан (КС) , который используется для спуска жидкости из НКТ перед подъемом насоса из скважины.
Электроцентробежные погружные насосы имеют значительные преимущества перед глубинными штанговыми насосами:
- Простота наземного оборудования;
- Возможность отбора жидкости из скважин до 15000 м 3 /сут;
- Возможность использовать их на скважинах с глубиной более 3000 метров;
- Высокий (от 500 суток до 2-3 лет и более) межремонтный период работы ЭЦН;
- Возможность проведения исследований в скважинах без подъема насосного оборудования;
- Менее трудоемкие методы удаления парафина со стенок насосно-компрессорных труб.
Электроцентробежные погружные насосы могут применяться в глубоких и наклонных нефтяных скважинах (и даже в горизонтальных), в сильно обводненных скважинах, в скважинах с йодо-бромистыми водами, с высокой минерализацией пластовых вод, для подъема соляных и кислотных растворов. Кроме того, разработаны и выпускаются электроцентробежные насосы для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких горизонтов в одной скважине со 146 мм и 168 мм обсадными колоннами. Иногда электроцентробежные насосы применяются также для закачки минерализованной пластовой воды в нефтяной пласт с целью поддержания пластового давления.
Системы ТМС отечественного производства (Электон, Новомет) не позволят тебе выполнить современный анализ ГДИС с использованием производной давления. Причина - недостаточная тоность датчиков ТМС. Обычно они меряют давление на приеме насоса с точностью до 0.1 атм. Чтобы на основе анализа производной давления выделять режимы течения этого недостаточно. Я пробовал для нескольких скважин и нормальных результатов ни разу не добился.
У зарубежных производителей ЭЦН есть системы ТМС с более высокой точностью. Вероятно, данные с этих систем ТМС можно использовать для анализа КВД. Личного опыта нет.
Что касается автономных манометров то эта технология также не гарантирует качественной КВД. Точность манометра, конечно, будет достаточной, но ты никогда не будешь уверен в том, что он работоспособен и записывает данные. Я спускал автономные манометры в несколько скважин с ЭЦН. Вот основные проблемы:
1) две скважины не вышли на постоянный режим работы и эксплуатировались периодически. Для того, чтобы записать качественную КВД нужен постоянный режим работы до остановки скважины;
2) ЭЦНы работали в среднем 1 год, манометры 6 мес - это выяснили уже после их извлечения));
3) я рассчитывал, что при отказе ЭЦН у меня автоматически начнется запись КВД. На практике же, когда ЭЦНы встали по клину, их принялись расклинивать, чем сорвали запись КВД. В итоге и ЭЦНы не расклинили, и данных о пласте я не получил.
При спуске манометров под насос могу порекомендовать следующее:
1. Убедиться, что есть высокие шансы, что скважина будет работать в постоянном режиме.
2. Начать лучше со скважин с низкой обводненностью и рабочим давлением на забое больше давления насыщения (ну или не намного ниже хотя бы). Это чтобы снизить эффект многофазного потока в пласте. Для анализа многофазного потока в пласте нужно применять дополнительные методы, точность которых в твоем случае будет не известна. В связи с этим лучше на первых скважинах постараться минимизировать риск многофазного потока.
3. Не спускай манометр в скважины с заколонными перетоками и несколькими перфорированными пластами.
4. Чем ближе насос будет к интервалу перфорации, тем лучше. Тебе придется пересчитывать давление, замеренное манометром, на верх (середину) перфорации. Чем короче будет расстояние, тем точнее будет пересчет.
5.Если добывающая скважина находится рядом с нагнетательными скважинами или газовой шапкой, лучше не спускай туда манометр. Есть риск того, что влияние границы постоянного давления перекроет радиальный режим, не сможешь определить проницаемость, не сможешь определить скин. Исследования будут бесполезны.
6. В софте для анализа ГДИС сделай дизайн исследования (этот пункт должен быть пунктом 1)). Определи, какой период работы скважины нужен для того, чтобы при остановке скважины достичь целей КВД. Цели КВД могут быть: 1) определить проницаемость и скин, 2) определить границы и форму области дренирования и запасы, 3) определить Рпл. Ну или все вместе kh, skin, Рпл.
6. Постарайся согласовать со всеми службами вопросы эксплуатации скважины до остановки (постоянный режим, отсутствие промывок, отсутствие остановок) и после остановки на КВД (длительность остановки, не травить затрубное, буферное Р).
7. Заранее договорись, что делать, если насос встанет по клину или нет подачи. Т.к. в этом случае обычно начинают делать расклинки и промывки, что сорвет КВД.
8. Для повышения надежности спусти два манометра под насос.
9. На скважинах с высоким ГФ затрубное давление при остановке может превысить давление опрессовки кабельного ввода. В этом случае давление начнут травить, а КВД сорвут.
По поводу спуска автономных манометров под насос можешь обратиться в фирму Сиам Мастер. У них такой опыт есть.
