Система управления погружным электроцентробежным насосом

Авторы патента:

Стариков Александр Владимирович (RU)

Стариков Алексей Владимирович (RU)

Люстрицкий Владимир Мстиславович (RU)

H02P7/06 - одиночных двигателей постоянного тока путем изменения возбуждения и/или тока якоря

F04D13/08 - для работы в погруженном состоянии

E21B43 - Способы или устройства для добычи нефти, газа, воды, растворимых или плавких веществ или полезных ископаемых в виде шлама из буровых скважин (применяемые только для добычи воды E03B, добыча нефти из нефтеносных отложений, растворимых или плавких веществ с применением горной техники E21C 41/00; насосы F04)

Владельцы патента RU 2341004:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы после проведения подземного ремонта. Система управления погружным электроцентробежным насосом содержит блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, блок сравнения, датчик динамического уровня жидкости, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, блок дифференцирования, сумматор. Предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом позволяет уменьшить время вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта. 2 ил.

Наиболее близкой по технической сущности является система управления электроцентробежным насосом, реализующая способ вывода скважины, оборудованной установкой электроцентробежного насоса с частотно-регулируемым приводом, на стационарный режим работы (см. патент Российской Федерации №2181829, опубл. 27.04.2002, Бюл. №12), содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости в скважине, блок сравнения, блок расчета частоты питающего напряжения, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости в скважине.

Недостатком наиболее близкой системы управления погружным электроцентробежным насосом является большая продолжительность вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта.

Сущность изобретения заключается в том, что в систему управления погружным электроцентробежным насосом, содержащую блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, датчик динамического уровня жидкости, блок сравнения, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика динамического уровня жидкости, выход блока расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос, дополнительно введены блок дифференцирования и сумматор, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока расчета требуемой частоты.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между блоками устройства. Указанная совокупность связей позволяет уменьшить время вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта

На фиг.1 представлена функциональная схема системы управления погружным электроцентробежным насосом; на фиг.2 - примерный график изменения динамического уровня жидкости в скважине.

Система управления (фиг.1) погружным электроцентробежным насосом содержит блок 1 задания диаграммы динамического уровня жидкости, блок 2 сравнения, датчик 3 динамического уровня жидкости, блок 4 расчета требуемой частоты, частотный преобразователь 5, погружной электроцентробежный насос 6, блок 7 дифференцирования, сумматор 8.

Выход блока 1 задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока 2 сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика 3 динамического уровня жидкости. Выход блока 4 расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем 5, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос 6. Выход блока 1 задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока 7 дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора 8. Выход блока 2 сравнения соединен с вторым входом сумматора 8, выход которого соединен с входом блока 4 расчета требуемой частоты.

Блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 сравнения, блок 4 расчета требуемой частоты, блок 7 дифференцирования и сумматор 8 могут быть реализованы, например, программно, например, на микропроцессорном контроллере С-60. В качестве датчика 3 динамического уровня жидкости может быть использован, например, стационарный эхолот Микон-801. Функцию частотного преобразователя 5 может выполнить, например, интегрированная система управления «Электроспид» фирмы Сентрилифт (Centrilift), предназначенная для управления погружным электроцентробежным насосом. В качестве погружного электроцентробежного насоса 6 может быть использована, например, установка УЭЦНМ5-80-1200.

Система управления погружным электроцентробежным насосом работает следующим образом. По результатам предыдущего освоения данной скважины строят график изменения динамического уровня жидкости в скважине (фиг.2), заносят его в блок 1 задания динамического уровня жидкости (в память микропроцессорного контроллера). Спущенную в скважину на колонне насосно-компрессорных труб установку ЭЦН подключают к электросети через частотный преобразователь и запускают в работу на номинальной частоте, при этом в колонну насосно-компрессорных труб центробежным насосом подается жидкость. При помощи датчика 3 через заданный интервал времени Т производят замер динамического уровня жидкости в скважине. Временной интервал между замерами динамического уровня для рассматриваемого примера технической реализации составляет 10 мин. В случае рассогласования в данный момент времени значения с диаграммы динамического уровня в блоке 1 с сигналом датчика 3 динамического уровня блок 2 сравнения подает разностный сигнал на вход сумматора 8. Одновременно блок 7 дифференцирования находит разность между текущим значением диаграммы динамического уровня и предыдущим, отстоящим на время Т, и с необходимым коэффициентом подает на другой вход сумматора 8. Полученная сумма с выхода сумматора поступает на вход блока 4 расчета требуемой частоты, который производит расчет необходимой производительности насоса по формуле

Q_нас.mp=Q_{нас.пред}+ΔQ_нас,

где Q_{нас.пред} - предыдущее значение производительности насоса (на первом такте она равна значению, соответствующему номинальной частоте вращения электродвигателя); - площадь затрубного пространства скважины; H_сум - сигнал на выходе сумматора 8.

Далее блок 4 расчета требуемой частоты определяет частоту питающего напряжения для нового значения производительности скважины и потребного напора по обобщенной гидравлической характеристике (хранится в памяти микропроцессорного контроллера) погружного электроцентробежного насоса 6, построенной для различных частот питающего напряжения. Необходимая частота питания электродвигателя с блока 4 расчета требуемой частоты подается на вход частотного преобразователя 5, который формирует на статорных обмотках электродвигателя погружного насоса 6 напряжение необходимой частоты и амплитуды. Погружной электроцентробежный насос 6 начинает работать с новой производительностью. Далее процесс работы системы управления электроцентробежным насосом повторяется. В результате погружной электроцентробежный насос автоматически выходит на требуемый режим работы с полным совмещением гидравлических характеристик насоса и пласта. Введение блока 7 дифференцирования и сумматора 8 в систему управления погружным электроцентробежным насосом ускоряет время выхода на требуемый режим за счет форсирования сигналов в функции скорости изменения заданной диаграммы динамического уровня жидкости.

Таким образом, предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом позволяет уменьшить время вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта.

Система управления погружным электроцентробежным насосом, содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, датчик динамического уровня жидкости, блок сравнения, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика динамического уровня жидкости, выход блока расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок дифференцирования и сумматор, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока расчета требуемой частоты.

Похожие патенты:

Система управления // 2300794

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для управления техническими объектами, в частности системами управления многомерными объектами, например последовательным соединением отдельных колебательных звеньев, входящих в состав объекта, например манипулятора промышленного робота.

Устройство для регулирования возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока // 2283248

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока. .

Система электродвижения // 2278463

Изобретение относится к системам электроснабжения электродвигателей привода колес, гребных винтов и других исполнительных механизмов передвижных и транспортных средств, а также их бортовых потребителей.

Устройство управления тяговым электродвигателем постоянного тока и блок формирования заданных значений токов якоря и возбуждения // 2248893

Изобретение относится к приводу транспортных средств и может быть использовано в качестве электропривода электромобилей. .

Реверсный электропривод лебедки транспортного средства (варианты) // 2115217

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на подъемно-транспортных средствах с автономными генераторами и аккумуляторами. .

Модуль комплектно-блочной электроподстанции // 2115216

Изобретение относится к устройствам систем электроснабжения, в частности для питания электрических железных дорог постоянного и переменного тока, а также нетяговых потребителей (транспортных, сельскохозяйственных, промышленных и т.д.) и может быть использовано после установки в нем технологического оборудования и аппаратуры различного функционального назначения при сооружении комплектно-блочных электроподстанций любых типов и назначения.

Электропривод постоянного тока // 1515321

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на транспортных средствах. .

Устройство для управления // 964947

Устройство для управления певерсив-ным электродвигателем постоянного toka // 832692

Автономный электропривод постоянного тока // 663055

Погружной электрический насос // 2330187

Изобретение относится к погружным центробежным насосам, используемым для перекачивания агрессивных сред, в том числе и содержащих абразивные механические примеси, и может быть использовано для добычи полезных ископаемых в жидкой форме, в том числе углеводородов из нефтяных скважин, а также с использованием щелочного или кислотного выщелачивающего вещества.

Погружной центробежный электронасос // 2325558

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в погружных насосах для откачки загрязненных вод, кроме бытовых. .

Свободновихревой пневмонасосный агрегат // 2315205

Изобретение относится к области насосостроения и касается насосов, перекачивающих жидкости с уплотненными осадками, твердыми и крупными включениями, например, в шахтах из зумпфов стволов, для осушения отстойников, и при рытье траншей в увлажненных грунтах.

Способ транспортирования гидросмеси с больших глубин и устройство для его реализации // 2310099

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно при разработке подводных месторождений полезных ископаемых. .

Способ подъема гидросмеси с больших глубин и устройство для его реализации // 2310098

Способ работы гидротранспортной установки и устройство для его реализации // 2310097

Насос вертикально-центробежный переносной для перекачивания жидкостей из технологической тары // 2303714

Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в пищевой, фармацевтической, химической и др. .

Теплообменник для погружного маслозаполненного электродвигателя // 2301912

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к конструкции теплообменников для погружных маслозаполненных электродвигателей, применяемых в качестве привода электроцентробежного насоса.

Компенсатор объемного расширения диэлектрического компаунда погружного электродвигателя // 2296407

Изобретение относится к области производства электродвигателей погружных насосов. .

Погружной маслозаполненный электродвигатель // 2295190

Изобретение относится к конструкции погружных маслозаполненных электродвигателей, применяемых в качестве привода центробежных насосов для добычи нефти. .

Устройство для контроля и регулирования процесса добычи газа в газовых и/или газоконденсатных скважинах // 2340771

Изобретение относится к управлению расходом газообразных и жидких веществ с помощью элементов, чувствительных к давлению среды, и может быть использовано на газодобывающих промыслах, оборудованных ингибиторопроводом от установки комплексной подготовки газа до куста скважин при освоении газовых и/или газоконденсатных месторождений.