Способ управления скважинным насосом с погружным электродвигателем

 

Добыча нефти и управление скважинным насосом с погружным электродвигателем , позволяющие повысить надежность работы при откачивании насосом высоковязких и высокозастывающих сред путем предотвращения перегрузок. Способ управления скважинным насосом (Н) включает запуск Н при возрастании частоты питающего напряжения от начального до максимально допустимого значения. В процессе запуска измеряют давление откачиваемой среды на входе в Н и температуры погружного электродвигателя . При превышении температурой предельно допустимой величины и давления на приеме Н номинального напряжения регулированием частоты питающего напряжения поддерживают температуру электродвигателя равной предельно допустимой величине до момента достижения давлением номинального значения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759307/29 (22) 14.11,89 (46) 15.06.92. Бюл. йг 22 (71) Особое конструкторское бюро по конст-. руированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов (72) Г.А,Гендельман и Д.Л.Шварц (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1262026, кл. F 04 D 15/00, 1987.

Максимов В.П. и др, Регулируемое управление приводом установок погруженных электронасосов. М.: Обзорная информация

ВНИИОЭНГ, 1981, с. 9, 30. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИННЫМ НАСОСОМ С ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОДВИ ГАТЕЛ Е М (57) Добыча нефти и управление скважинным насосом с погружным электродвигатеИзобретение касается добычи нефти и может быть использовано в процессах управления скважинными насосами.

Известен способ управления штанговым глубинным насосом, при котором облегчается работа глубинно-насосной установки путем снижения вязкости перекачиваемой жидкости при ее подогреве дополнительным нагревателем, При этом энергию нагревателю передают от привода глубинного насоса, а именно при возвратно-поступательном движении штанг. Установленные на них магниты наводят ЭДС индукции в обмотке, установленной в колонне насосно-компрессорных труб. Так как секции указанной обмотки выполнены короткозамкнутыми, в них возникает ток, нагревающий их, Это тепло передается протекающей че„„5LI „„1740634 А1

s Е 21 В 43/00, F 04 О 15/00, 13/10

"лем, позволяющие повысить надежность работы при откачивании насосом высоковязких и высокозастывающих сред путем предотвращения перегрузок, Способ управления скважинным насосом (Н) включает запуск Н при возрастании частоты питающего напряжения от начального до максимально допустимого значения. В процессе запуска измеряют давление откачиваемой среды на входе в Н и температуры погружного электродвигателя. При превышении температурой предельно допустимой величины и давления на приеме Н.номинального напряжения регулированием частоты питающего напряжения поддерживают температуру электродвигателя равной предельно допустимой величине до момента достижения давлением номинального значения. 1 ил. рез нагреватель скважинной жидкости, снижая ее вязкость..

Недостатком указанного способа является то, что требуется. дополнительное устройство — нагреватель, постоянно расходующий дополнительную энергию.

При этом количество передаваемого тепла является постоянным и не связано с состоянием флюида в колонне насосно-компрессорных труб и нагрузкой на оборудование, Известен также способ эксплуатации скважинного насоса с частотно-регулируемым приводом при запуске скважины, включающий периодическое повторение циклов, каждый из которых состоит из последовательно осуществляемых процессов запуска насоса при увеличивающейся частоте питающего напряжения подачи жидкости насо1740634

20

40

50

55 сом в колонну подъемных труб при повышенной по сравнению с номинальным значением частоте и уменьшения подачи насоса путем снижения частоты питающего напряжения, причем в течение цикла контролируют текущее давление на выходе колонны подъемных труб и, с целью предотвращения выхода из строя насоса и привода при аварийном снижении уровня жидкости в скважине, по достижении давлением на выходе колонны заданной величины подачу жидкости насосом уменьшают до нуля, после чего в каждом цикле насос отключают и осуществляют слив жидкости из колонны через насос.

Однако этот способ не позволяет обеспечить надежную работу скважин ного насоса при запуске скважин с высоковязкими жидкостями, так как контроля только текущего давления на выходе колонны подъемных труб недостаточно для предотвращения выхода из строя погружного электродвигателя насоса из-за перегрева при увеличивающейся потребляемой мощности и ухудшающихся условиях охлаждения. когда требуется прокачать загустевшую жидкость в колонну насосно-компрессорных труб.

Наиболее близким к изобретению является способ управления скважинным насосом с погружным электродвигателем, включающий запуск насоса при возрастании частоты питающего напряжения от начального до максимального допустимого значения. измерение давления откачиваемой среды на входе в насос и последующее поддерживание этого давления равным заданному номинальному значению путем изменения частоты питающего напряжения.

Однако и данный способ не обеспечивает надежную работу скважинного насоса при откачивании высоковязкой и высокозастывающих сред, При запуске скважинного насоса, например после длительной остановки в такой скважине, даже при достижении максимального допустимого значения частоты питающего напряжения напор. развиваемый насосом, часто либо недостаточен для преодоления возросшего гидравлического сопротивления. либо обеспечивает уменьшенную по сравнению с номинальной подачу жидкости, Это может привести к перегрузке и перегреву погружного электродвигателя, что вызовет выход его из строя, так как температура двигателя превышает максимальное допустимое значение. Повышение температуры двигателя обусловлено в этом случае повышенным выделением тепла в двигателе и насосе и ухудшенным охлаждением погружного электродвигателя по сравнению с работой при откачиваемой среде меньшей вязкости и нормальном охлаждающем двигатель потоке при установившемся рабочем режиме эксплуатации погружного насоса в скважине.

Цель изобретения — повышение надежности работы скважинного насоса с погружным электродвигателем при откачивании насосом высоковязкой и высокозастывающих сред путем предотвращения перегрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления скважинным насосом с погружным электродвигателем в процессе запуска контролируют температуру погружного электродвигателя, при превышении температурой предельно допустимой величины и давлением номинального значения регулированием частоты питающего напряжения поддерживают температуру электродвигателя равной предельно допустимой величине до момента достижения давлением на входе в насос номинального значения.

На чертеже представлена схема установки скважинного насоса с частотно-регулируемым приводом, посредством которой осуществляется предложенный способ, Установка содержит скважинный насос

1 с частотно-регулируемым погружным двигателем 2, снабженным блоком 3 датчиков для контроля температуры двигателя 2.и давления на приеме насоса 1 в скважине 4.

Насос 1 и погружной двигатель 2 спускаются в скважину 4 на колонне 5 насосно-компрессорных труб. Электроэнергия к погружному двигателю 2 подается с помощью трехфазного силового кабеля 6. по которому одновременно передаются сигналы о величине температуры в двигателе 2 и давлении в скважине 4 на приеме насоса 1.

На устье скважины установлено комплектное устройство 7 управления, через которое электроэнергия поступает от источника 8 питания, например. сети электроснабжения на тиристорный преобразователь 9 частоты. от которого напряжение регулируемой частоты через устройство 7 управления поступает на силовой кабель 6 и далее к двигателю 2. Устройство 7 содержит в своем составе наземные блоки (не показаны) системы контроля температуры двигателя 2 и давления на приеме насоса 1.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

При запуске скважины 4 выполняют запуск насоса 1 при возрастании частоты питающего напряжения от начального до максимального допустимого значения. подачу жидкости из скважины 4 насосом 1 в

1740634 колонну 5 насосно-комп рессорных труб при максимально допустимом по условиям надежности насоса значении частоты питающего напряжения, когда еще темп износа узлов насоса не начинает значительно превышать темп износа на номинальной частоте, т.е, не снижает срок службы насоса ниже установленного нормативно-технической документацией, Указанное максимальное допустимое значение частоты должно устанавливаться для каждого типоразмера насоса на основе специальных испытаний. С помощью блока 3 датчиков контролируют в процессе запуска температуру погружного двигателя 2 и в.случае достижения этой температурой предельно допустимой величины снижают частоту питающего напряжения до значения, при котором поддерживается предельно допустимая температура погружного двигателя, одновременно с помощью блока 3 датчиков измеряют давление откачиваемой среды на входе в насос 1 и после достижения этим давлением заданного номинального значения переходят на работу насоса 1 в режиме поддержания этого значения давления путем изменения частоты питающего напряжения. Таким образом, откачивают жидкость в максимальном по условиям износоустойчивости насоса темпе. Если при этом произошел нагрев двигателя до предельно допустимой величины температуры, то снижают частоту напряжения и тем самым уменьшают темп отбора и нагрузку на систему двигатель — насос, стабилизируя температуру двигателя на величине. близкой к предельно допустимой, но не выше ее; и работают в этом режиме до момента достижения давлением на входе в насос 1 заданного номинального значения. которое устанавливается либо исходя из необходимости поддержания заданного динамического уровня в скважине 4, либо исходя из необходимости иметь заданный подпор на входе в насос 1, чтобы не допустить большого выделения газа на приеме насоса 1 или чтобы обеспечить необходимое наполнение насоса 1. Производят последующее поддержание этого заданного номинального значения давления на входе в насос 1 путем изменения частоты питающего напряжения.

Использование изобретения обеспечи5 вает по сравнению с известными способами повышение надежности работы погружного электродвигателя при запуске скважины, так как не позволяет его перегружать и нагревать выше предельно допустимой по ус10 ловиям его надежной работы величины температуры. В случае запуска насоса с погружным электродвигателем в скважине с высоковязкой и высокозастывающей средой обеспечивается разогрев жидкости в

15 насосе, затрубном пространстве и насоснокомпрессорных трубах за счет тепла, выделяемого при работе скважинного насоса и погружного двигателя в процессе запуска в скважине, т.е. можно освоить скважину да20 же после застывания нефти, сохранив при этом работоспособность скважинного насоса. При этом негерметичность лифта не ведет в этом случае к выходу из строя погружного двигателя.

25 Формула изобретения

Способ управления скважинным насосом с погружным электродвигателем, включающий запуск насоса при возрастании частоты питающего напряжения от началь30 ного до максимально допустимого значения. измерение давления откачиваемой среды на входе в насос и последующее поддержание этого давления равным заданному номинальному значению путем

35 изменения частоты питающего напряжения, о тл и ч а ю щ ий с я тем. что, с целью повышения надежности работы при откачивании насосом высоковязких и высокозастывающих сред путем предотвращения

40 перегрузок, в процессе запуска контролируют температуру погружного электродвигателя, при превышении температурой предельно допустимой величины и давлением номинального значения регулированием

45 частоты питающего напряжения поддерживают температуру электродвигателя равной п редельно допустимой величине до момента достижения давлением на входе в насос номинального значения, 50

1740634

Составитель P.Èâàíîâà

Техред М.Моргентал Корректор А.Ворович

Редактор M.Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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