Скважинная система контроля температуры погружных электродвигателей

 

СКВАЖИННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ , содержащая на передающей стороне питающий трансформатор и измеритель-преобразователь температуры, а на приемной стороне - селектор сигналов , соединенный с формирователем прямоугольных импульсов, и блок индикации , о тличающаяся тем. что, с целью повышения надежности в работе и обеспечения непрерывного контроля температуры погружных электродвигателей , система снабжена на передающей стороне последовательно соединенными нуль-органом, счетчиком импульсбв , генератором импульсов, регистром сдвига, блоком элементов Hj элементом ИЛИ и управляющей форсирующей цепочкой, а также преобразователем напряженив-код, один вход которого соединен с выходом измерителя-преобразователя температуры, другой вход - с другим выходом счетчика импульсов, а выход подключен к другому входу блока элементов И, а на приемной стороне .снабжена последовательно соединенными ждущим мультивибратором , генератором импульсов, регистрсям сдвига, блоком элементов И, блоком RS-триггеров и преобразователем двоичного кода в десятичный, выход которого подключен к входу бло-а . ка индика14ии, при этом выход формирозателя прямоугольных импульсов соединен с блоком элементов И, -а инверсный выход ждущего мультивибратора соединен с входами установки в О блока К8-Ариггеров. СП 4 а:

1 1101546 2

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам для контроля температуры в скважинах с погружными электродвигателями °

Известны системы, предназначенные дпя измерения и непрерывной регистра 5 ции температуры в стволе скважины, обладающие широким диапазоном изме.рения температуры 13 и (23.

Однако такие систеьы требуют про-1 кладки специального бронированного 10 (кабеля, соединяющего подземную часть устройства с наземной. 8 процессе .эксплуатации электроцентробежных нефтенасосных установок не представляется возможным прокладка дополни- 15 тельного кабеля для передачи информации о температурном режиме по» гружного электродвигателя. В связи с этим такие системы непригодны для использования в электроцентро- 2р бежных нефтенасосных установках.

Известна скважинная система

МСС-2, осуществляющая передачу информации о температурном режиме по» гружного электродвигателя нефтенасос-25 ной установки по силовому кабелю..

Контроль температуры с помощью этой системы осуществляется в течение измерений, проводимых обслуживающим персоналом. Система состоит из передающего устройства, устанавливаемого в нижней части погружного электродвигателя, и приемного устройства, располагаемого на исследовательской автомашине. При включении приемного устройства нулевые точки вторичной Ç5 обмотки силового трансформатора и погружного электродвигателя оказываются под потенциалом 220 В фазного напряжения первичной обмотки, При этом элементы передающего уст- 4ф ройства через питающий трансформатор получают питание. Затем начинает работать измеритель-преобразователь температура-напряжение, которые выдает сигнал на частотно-модулирован- 45 ный преобразователь, подключенный между нулевой точкой электродвигателя и корпусом насосно-компрессорных труб скважины.

Частотно-модулированный сигнал, несущий информацию о температуре электродвигателя, проходя через силовой кабель, поступает на вход селектора сигналов, где. выделяется из напряжения проьыаленной частоты m поступает на вход формирователя прямоугольных импульсов, Сформированные прямоугольные импульсы поступают на вход частотомера, осуществляющего преобразование частоты входных импульсов в десятичный код и высвечивание 60 результатов замера на блоке индикации, По показаниям частотомера судят о температуре электродвигателя(3)

Контроль температуры погружного электродвигателя с помощью системы 55

NCC-2 осуществляется на исследовательской автомашине обслуживающим персоналом в течение проводимык измерений. Столь кратковременный контроль температуры при громоздкости проводимых измерений не обеспечивает защиту погружного электродвигателя от превышения температуры обмотки предельно допустимых значений в процессе эксплуатации нефтенасосной установки, условия работы которой могут меняться. Такие ситуации, приводящие к авариям, возникают не только в процессе вывода скважин на режим, но и в процессе эксплуатации устано вок при откачке жидкости ниже предельно допустимого уровня ° Осуществление постоянного смещения нейтраля вторичной обмотки силового трансформатора в системе NCC-2 не представляется возможным, поскольку полностью выводится иэ действия устройство для. контроля изоляции чем исключается основное преимущество сети с изолированной нейтралью: во время замера температуры любое замыкание фазы на земпю приводит к короткому замыканию вторичной обмотки силового, трансформатора, что в ряде случаев может привести к серьезным его повреждениям.

Указанные недостатки системы NCC-2 не позволяют в полной мере обеспечить надежность работы нефтенасосной установки, В процессе эксплуатации нефтенасосных установок возникает задача не- прерывного получения информации о температуре обмоток погружного электродвигателя, особенно в случаях с резко меняющимися параметрами нефтяного пласта.

:Целью изобретения является повышение надежности в работе и обеспечение непрерывного контроля температуры погружных электродвигателей в скважинах, Указанная цель достигается тем, что в скважинную систему, содержащую на передакицей стороне питающий трансформатор и измеритель-преобразователь температуры, а на приемной стороне— селектор сигналов, соединенный с формирователем прямоугольных импульсов, и блок индикации, введены на передающей стороне последовательно соединенные нуль-орган, счетчик импульсов, генератор импульсов, регистр сдвига, блок элементов И, элемент

ИЛИ и управляющая форсирующая цепочка, а также преобразователь напряжение код, один вход которого соединен с,вйходом измерителя-преобразователя температуры, другой вход - с другим выходом счетчика импульсов, а выход подключен к другому входу блока элементов И, а на приемной стороне введены последовательно соединенные ждущий мультивибратор, генератор импульсов, регистр сдвига, блок . элементов И, блок RS-триггеров и преобразователь двоичного кода в десятичный, выход которого подключен к входу блока индикации, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов 5 соединен с блоком элементов И, а инверсный выход ждущего мультивибратора соединен с входами установки в 0 блока RS-триггеров, На фиг. 1 представлена функцно- 10 нальная схема предлагаемой системы; на фйг. 2 » временные диаграммы, поясняющие работу отдельных блоков и системы в целом.

Система содержит погружной элект- 15 родвигатель 1, силовой кабель 2, си-. ловой трансформатор 3, измерительпреобразователь 4 температуры и питающий трансформатор 5, нуль-орган

6, счетчик 7 импульсов, генератор

8 импульсов, преобразователь 9 напряжение-код, регистр 10 сдвига, блок 11 элементов И, элемент ИЛИ 12, управляемую форсирующую цепочку 13, селектор 14.сигналов, формирователь

15 прямоугольных импульсов, ждущий мультивибратор l6, генератор 17 импульсов, регистр 18 сдвига, блок 19 элементов И, блок 20 RS-триггеров, преобразователь 21 двоичного кода в десятичный и блок 22 индикации.

Скважинная система контроля температуры погружных электродвигателей работает следующим образом.

Со вторичной обмотки питающего трансформатора 5 нуль-органом 6 фор- З5 мируются прямоугольные импульсы U„o соответствующие положительным полуволнам фазного напряжения погружного электродвигателя U> (фиг. 2). Счетчик импульсов, произведя отсчет предва- 40 рительно устанавливаемого количества импульсов, выдает сигналы в течение полупериода напряжения сети. Эти сигналы могут появляться после отсчета, 2 - 2 " входных импульсов, что 45 соответствует интервалу времени

0,02 с - 10 мин.

С первого выхода счетчика 7 сигнал Q „, соответствующий отрицательной полуволне напряжения сети, поступает на вход преобразователя 9 напряжение-код. Сюда же поступает сигнал с выхода измерителя-преобразователя 4 температура-напряжение.

Таким образом, в течение отрицательного полупериода напряжения сети >> осуществляется замер температуры и преобразование величины выходного напряжения преобразователя 4 в двоичный код. Импульсный сигнал (} ц-, с второго выхода счетчика 7 импульсов, 60 соответствующий положительной полуволне напряжения сети, запускает генератор 8 импульсов, и регистром 10 сдвига импульсы Q распределяются по выходным ячейкам Q р„- 0р„. В блоке 65

1-1 элементами И осуществляется сравнение на совпадение импульсных сигналов, поступающих с выхода преобразователя 9 напряжение-код и регистра

10 сдвига, При совпадении импульсов через элемент ИЛИ 12 подается сигнал

Qtö на вход управляемой форсирующей цепочки 13, представляющей последовательное соединение тиристора с параллельно соединенными ВС-элементами.

Открытие тиристора с заданным .углом управления приводит к возникновению колебательного процесса в контуре, образованном RC-элементами форсирующей цепочки 13 и индуктивностью силового трансформатора 3. После прохождения тока тиристора через нуль происходит его закрытие и заряженная емкость начинает разряжаться на резисторе, Импульсы тока 1ц, создаваемые в сети управляемой форсирующей цепочкой в течение положительного полупериода напряжения сети, несут информацию.о температуре погружного электродвигателя °

На поверхности земли импульсные сигналы выделяются селектором 14 импульсов и через формирователь 15 прямоугольных импульсов поступают на первые входы блока 19 и вход ждущего мультивибратора 16. По переднему фронту первого импульса запускаются жду- щий мультивибратор 16 и генератор 17 импульсов. Генераторы 17 и 8 имеют одну и ту же частоту. С выходных ячеек регистра 18 сдвига импульсы поступают на вторые входы блока элементов

И. При совпадении импульсов происходит запоМинание сигналов в блоке

RS-триггеров, который до прихода с стартового импульса удерживается в нулевом состоянии инверсным выходом ждущего мультивибратора 16. Преобразователь 21 осуществляет преобразование двоичного кода.с выходов блока

20 RS-триггеров в десятичный код, который высвечивается на цифровом табло блока .22 индикации, указывая температуру погружного электролвигателя.

Таким образом, использование в предлагаемой системе новых элементов позволяет осуществить непрерывный контроль температуры погружных электродвигателей с регулируемой дискретизацией замеров от 0,02 с до 10 мин и тем самым повысить надежность их в работе, Работа подземной части оборудования в импульсном режиме позво-.1 ляет снизить требуемую мощность передающего устройства, что имеет важное значение в условиях работы нефтенасосной установки. Довольно просто в гакой системе может быть осуществлен режим отключения погружного электродвигателя на станции управления при превышении температуры двигателя предельно допустимых значений. В даль1101546 йейшем нефтенасосная установка может быть повторно включена в работу ° В случае многократных отключений необходимо провести ревизию нефтенасосной установки.

СисТема может быть расширена с целью передачи дополнительной информации о давлении нефтяного пласта.

Надежная работа подземного электрооборудования нефтенасосных установок в значительной степени определяется 10 ее температурными режимами. В связи с этим разработан ряд устройств для измерения температуры путем опускания термометров в ствол скважины. При этом передача информации о темпера- )5 турном режиме осуществляется по бронированному кабелю, соединяющему подземную часть устройства с его надземной частью. Такие устройства в настоящее время используются для ис- о следования температурных режимов нефтяных скважин. Поэтому для замеров температуры с помощью термометра

СТЛ-28 необходим периодический подьем ефтенасосной установки на поверхность земли, что в условиях эксплуатации связано с выполнением трудоемких операций и, как следствие, с большими потерями нефти ° Кроме твго, устройство замеряет температуру окружающей нефти в стволе скважин, а не обмоток погружного электродвигателя. Вследствие этого скважинный термометр СТЛ-28 не может быть использован для непре рывного контроля температуры обмоток погружного электродвигателя нефтенасосных установок .

Предлагаемая система позволяет осуществлять непрерывный контроль температуры обмоток погружного электродвигателя. При этом информация о температурном режиме погружного электродвигателя передается по силовому кабелю, питающему электродвигатель.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства обуславливается уменьшением количества ремонтов и сокращением потерь нефти, поскольку система, обеспечивая непрерывный контроль температуры обмоток погружного электродвигателя, позволяет своевременно его отключать, не допуская перегрева и выхода его из строя; увеличением срока службы погружного электродвигателя за счет оптимального выбора его температурного режима и автоматизацией замеров (отсутствует необходимость в оперативных переключениях силовых цепей обслуживающим персоналом, а также в его присутствии при осуществлении замеров) .

11О 54Ь ии

Corgi а, Составитель И.Назаркина

Редактор И.Николайчук Техред Ж. Кастелевич Корректора Ференд

Заказ .4735/19 . .. ..Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4