Система предупреждения аварийных ситуаций привода штанговых скважинных насосов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при защите устьевой арматуры от механического воздействия при возникновении аварийных ситуаций вследствие разрушения узлов и составных частей привода штанговых скважинных насосов (ПШСН). Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, связанных с предотвращением развития аварийных ситуаций на узлах, агрегатах ПШСН различных конструкций и устьевой арматуре, ведущих к повреждению устьевой арматуры за счет своевременной остановки ПШСН, а также в обеспечении высокой надежности работы устройства при минимальных затратах на ее монтаж и обслуживание. Система предупреждения аварийных ситуаций ПШСН включает датчики контроля состояния, размещенные на узлах, агрегатах ПШСН, устьевой арматуре и связанные с управляющим блоком проводником электрической цепи. Датчиками контроля состояния служат датчики пространственного положения, датчики относительного положения и датчики давления. Датчики пространственного положения закреплены на траверсе и полке стойки ПШСН, датчик относительного положения – на балансире и головке балансира ПШСН, датчик давления или система датчиков – на устьевой арматуре. Управляющий блок выполнен с возможностью остановки привода ПШСН путем замыкания электрической цепи при превышении уставочных величин хотя бы одного из датчиков. Система имеет кнопку тестирования в блоке управления с возможностью проверки ее работоспособности без необходимости демонтажа. На балансире и головке балансира установлено страховочное приспособление, удерживающее головку балансира от падения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при защите устьевой арматуры от механического воздействия при возникновении аварийных ситуаций вследствие разрушения узлов и составных частей привода штанговых скважинных насосов (ПШСН) всех типов, как отечественного, так и зарубежного производства.

Ввиду того, что ПШСН, являясь сложной технической системой, представляет собой взаимосвязанный комплекс технических устройств и конструкций, то при эксплуатации ПШСН возможно возникновение ряда аварийных ситуаций, которые влекут за собой повреждение или полное разрушение устьевой арматуры.

Аналогом заявляемого изобретения может являться устройство для бесконтактного активного контроля состояния вращающихся и перемещающихся узлов и агрегатов нефтяного станка-качалки, т.е. ПШСН, а именно выходного вала редуктора с кривошипами, пальцев кривошипов с нижними головками шатунов, содержащее электронно-контролирующий блок, на который поступают сигналы с датчиков контроля состояния (RU 23011 U, опубл. 10.05.2002 г.). Датчики установлены на ограниченном круге узлов ПШСН.

Наиболее близким к заявляемому является Устройство бесконтактной активной защиты привода штанговых скважинных насосов (RU 133195 U1 опубл. 10.10.2013), состоящее из трех активных датчиков, установленных на траверсе, верхней полке стойки и балансире ПШСН, блока управления и страховочного приспособления на балансире. Датчики установлены на ограниченном круге узлов ПШСН, что влечет за собой невозможность контроля возникновения аварийных ситуаций при изменении давления на устьевой арматуре, что может привести к серьезным последствиям, таким, как:

- разгерметизация устьевой арматуры или нефтяного трубопровода;

- обрыв и падение на грунт головки балансира, влекущие за собой повреждение или полное разрушение устьевой арматуры, что приведет к экологическим последствиям и возможным человеческим жертвам вследствие залипания датчика геркон.

Использование известного устройства с установкой датчика только на ограниченном круге узлов ПШСН не позволяет зафиксировать дефект и предотвратить аварийную ситуацию при разгерметизации устьевой арматуры или трубопровода, что влечет за собой возникновение аварийной ситуации и экологические последствия.

Использование датчиков, основанных на активном протекании тока, ведет к неизбежному усложнению процессов в производстве, обслуживании, защиты от воздействия внешних факторов, и как следствие, удорожанию и снижению надежности как отдельных элементов, так и всей системы в целом. Также активное (постоянное) протекание тока может иметь эффект залипания (неразъединение электрической цепи, т.е. несрабатывание датчиков) вследствие определенных условий, что приводит к катастрофическим последствиям.

Известное устройство не является универсальным, так как значительная часть уже существующих датчиков не подразумевает постоянного активного протекания тока, следовательно, потребует вносить конструктивные изменения в уже существующие датчики контроля.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства, связанных с предотвращением развития аварийных ситуаций на устьевой арматуре, узлах и агрегатах ПШСН различных конструкций, ведущих к повреждению устьевой арматуры за счет своевременной остановки ПШСН, использовав универсальные датчики с возможностью расширения функционала системы путем оперативного изменения количества подключаемых датчиков, с сохранением высокой надежности работы устройства при минимальных затратах на ее монтаж и обслуживание.

Технический результат обеспечивается тем, что система предупреждения аварийных ситуаций ПШСН включает систему датчиков контроля состояния, размещенных на узлах и агрегатах ПШСН, устьевой арматуре и связанных с управляющим блоком проводником электрической цепи. Датчиками пространственного положения служат датчики наклона, датчиками относительного положения служат магнитно-контактный датчик (геркон) и/или конечный выключатель, и датчик (или система датчиков) давления. При этом датчики пространственного положения закреплены на траверсе и полке стойки ПШСН, датчик относительного положения - на балансире и головке балансира ПШСН, датчик (или система датчиков) давления устанавливается на устьевую арматуру. Управляющий блок выполнен с возможностью остановки ПШСН и оповещения соответствующих служб при превышении уставочных величин хотя бы одним из датчиков. В результате срабатывания одного из датчиков замыкается электрическая цепь, подается сигнал на остановку ПШСН и оповещаются соответствующие службы. На балансире и головке балансира установлено страховочное приспособление, удерживающее головку балансира от падения, которое может быть выполнено со страховочным элементом в виде троса, цепи, каната или иного грузозахватного элемента.

Установка датчиков пространственного положения на траверсе и полке стойки ПШСН позволяет контролировать уровень отклонения углов α и β от допустимых значений относительно уровня горизонта.

Установка датчика относительного положения на балансире и головке балансира ПШСН позволяет контролировать положение балансира относительно головки балансира и начало возникновения аварийной ситуации в точке балансир - головка балансира.

Установка датчика (или система датчиков) давления на устьевую арматуру позволяет контролировать уровень отклонения давления в устьевой арматуре от допустимых параметров.

Соединение датчиков проводником электрической цепи с управляющим блоком, а блока с приводом ПШСН, позволяет при возникновении аварийных ситуаций своевременно останавливать ПШСН.

Кроме того, использование датчиков пространственного положения, относительного положения и датчика (или система датчиков) давления, не имеющих в своем составе электронных компонентов, обеспечивает высокую надежность работы устройства при минимальных затратах на ее монтаж и обслуживание.

Также конструкция управляющего блока имеет кнопку тестирования, которая позволяет проверить его работоспособность без демонтажа или других трудозатратных манипуляций. Кнопка имитирует начало аварийной ситуации, срабатывание одного из датчиков, с отработкой всего последующего алгоритма по остановке ПШСН.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг. 1 показано размещение элементов заявляемого устройства на ПШСН и устьевой арматуре, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 с торца.

Датчик пространственного положения 1 (шариковый, оптический или ртутный) закреплен на траверсе 2 и фиксирует отклонение угла α наклона траверсы 2 относительно рабочего положения. Датчик пространственного положения 3 (шариковый, оптический или ртутный) закреплен на полке стойки 4 и фиксирует отклонение угла наклона β стойки 4 относительно вертикальной оси 5.

Датчик относительного положения 6 (геркон, конечный выключатель и др.) установлен на балансире 7 и головке балансира 8.

Датчик (или система датчиков) давления 9 (автоматический контрольный манометр) устанавливается на устьевую арматуру 10.

Датчики 1, 3, 6, 9 связаны электрической цепью (электрическим проводником) 11 с управляющим блоком 12, который при возникновении аварийной ситуации останавливает привод 13 ПШСН.

Страховочное приспособление 14 содержит страховочный элемент: трос, цепь, канат или иной грузозахватный элемент 15, связывающий страховочное приспособление 14 с головкой балансира 8 и удерживающий ее от падения на устьевую арматуру 10 при возникновении аварийной ситуации «обрыв головки балансира». Длина и натяжение элемента 15 регулируется в зависимости от модели и конструктивных особенностей ПШСН.

Система предупреждения аварийных ситуаций ПШСН работает следующим образом.

При изменении угла наклона α траверсы 2 или угла отклонения β стойки 4 от вертикальной оси 5 на величину, превышающую уставочное значение датчиков пространственного положения 1 и/или 3, происходит срабатывание указанных датчиков (электрическая цепь замыкается). При возникновении аварийной ситуации по обрыву головки балансира 8 происходит срабатывание датчика (электрическая цепь замыкается) относительного положения (конечный выключатель, геркон и др.) 6, установленного на балансире 7 и на головке балансира 8. При изменении давления в устьевой арматуре 10 отличающихся от допустимых параметров, как в большую, так и в меньшую сторону, происходит срабатывание датчика (или системы датчиков) давления 9 (электрическая цепь замыкается).

При срабатывании хотя бы одного из датчиков 1, 3, 6, 9 происходит подача сигнала по проводнику электрической цепи 11, вследствие чего реле размыкания (не показано) в управляющим блоке 12 осуществляет остановку привода 13 ПШСН.

Одновременно с остановкой привода 13 при возникновении аварийной ситуации «обрыв головки балансира» срабатывает страховочное приспособление 14.

В управляющем блоке 12 предусмотрена подача сигнала об инциденте на передающее устройство (не показано) для возможности оповещения соответствующих служб. Для возможности проверки работоспособности управляющего блока 12 в его конструкции предусмотрена тестовая кнопка (не показано), имитирующая возникновение аварийной ситуации с отработкой управляющим блоком 12 соответствующего алгоритма действий.

Использование заявляемого устройства имеет следующие преимущества:

- повышена надежность вследствие отсутствия эффекта залипания (несрабатывания) датчиков ввиду отсутствия датчиков, основанных на активном протекании тока;

- минимизация затрат по ликвидации последствий аварийных ситуаций;

- возможность своевременного оповещения оперативных служб об инциденте;

- возможность увеличивать количество датчиков с минимальными изменениями в системе;

- наличие датчика давления (или системы датчиков) на устьевой арматуре;

- возможность использования уже выпускаемых датчиков;

- высокая надежность устройства ввиду простоты исполнения;

- высокая сопротивляемость воздействию внешних факторов;

- простота монтажа и эксплуатации, а также отсутствие необходимости частого технического обслуживания;

- безопасность в эксплуатации;

- низкое энергопотребление.

1. Система предупреждения аварийных ситуаций привода штанговых скважинных насосов (ПШСН), включающая датчики контроля состояния, размещенные на узлах, агрегатах ПШСН, устьевой арматуре и связанные с управляющим блоком проводником электрической цепи, отличающаяся тем, что датчиками контроля состояния служат датчики пространственного положения, датчики относительного положения и датчики давления, при этом датчики пространственного положения закреплены на траверсе и полке стойки ПШСН, датчик относительного положения – на балансире и головке балансира ПШСН, датчик давления или система датчиков – на устьевой арматуре, а управляющий блок выполнен с возможностью остановки привода ПШСН путем замыкания электрической цепи при превышении уставочных величин хотя бы одного из датчиков, при этом система имеет кнопку тестирования в блоке управления с возможностью проверки ее работоспособности без необходимости демонтажа, при этом на балансире и головке балансира установлено страховочное приспособление, удерживающее головку балансира от падения.

2. Система предупреждения аварийных ситуаций ПШСН по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью оповещения об аварийной ситуации соответствующих служб и возможностью увеличения количества датчиков с минимальными изменениями в системе.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к вариантам вентиляционного короба для выпуска газов, присутствующих на силовом кабеле, используемом для подачи электроэнергии к электрической погружной насосной установке.

Изобретение относится к устройствам тормозных систем. Установка для подачи воздуха содержит приводимый в действие двигателем (1) компрессор (2) для производства сжатого воздуха, устройство (3) для осушки для удаления влаги из произведенного сжатого воздуха, электронный преобразователь (4) тока для зависящего от потребления управления компрессором и несколько аналоговых и/или цифровых датчиков (5) для генерации электрических сигналов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в выхлопных устройствах двигателей внутреннего сгорания с применением диафрагменного насоса.

Изобретение относится к конфигурирующей системе насосного агрегата и способу. Насосный агрегат содержит насос и инверторный привод, Инверторный привод содержит электродвигатель для приведения в действие насоса, блок управления для управления электродвигателем и запоминающее устройство, функционально связанное с блоком управления.

Изобретение относится к области гидравлики, в частности к насосам и регуляторам расхода жидких сред, преимущественно токсичных, летучих, агрессивных. Сильфонный насос-дозатор - регулятор расхода содержит два корпуса 3 и 4, внутри которых помещены сильфоны 9 и 10.

Изобретение относится к области гидравлики, в частности к насосам и регуляторам расхода жидких сред, преимущественно токсичных, летучих, агрессивных. Устройство содержит корпус 3, к которому с одной стороны герметично прикреплена через кольцо 23 верхняя крышка 4 и с другой стороны - нижняя крышка 5.

Изобретение относится к области скважинных насосных установок. Насосная установка имеет скважинный насос, расположенный в буровой скважине, и имеет двигатель на поверхности.

Изобретение относится к механизмам реверсирования распределительных устройств, в частности к механизму реверсирования мультипликатора с автоматическим управлением возвратно-поступательным движением рабочего цилиндра.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в компрессорах с жидкостным охлаждением. Компрессорное устройство содержит компрессорный элемент 2 с камерой сжатия, с одним входом 8 охлаждающего агента и выходом 4 газа.

Предложена система управления расположенным под водой компрессором, проточно соединенным с впускным трубопроводом для приема потока газа, который может включать жидкость, количество которой может меняться.

Изобретение относится к средствам для ремонта приборов и устройств, используемых для разведки или обнаружения с помощью электрических или магнитных средств. Конструкция заявляемого приспособления более детально показана на фиг.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей технике и может быть использовано для диагностики состава углеводородов в пластах-коллекторах нефтегазовых скважин. Техническим результатом, получаемым от применения изобретения, является расширение аналитических возможностей известных нейтронных способов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для опрессовки превентора на скважине. Устройство для опрессовки превентора на скважине включает опорную трубу, проходящую через корпус превентора и выполненную с конической с наружной резьбой, куда завернута муфта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обследования скважины, а именно для определения состояния и формы объекта, находящегося на дне скважины.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к методам проверки качества промысловой информации о газоконденсатной характеристике, в частности к способам контроля над составом и свойствами пластового газа.

Изобретение относится к средствам оценки характеристик пластов, содержащих углеводороды. Техническим результатом является повышение точности определения концентрации углеводородов в пласте.

Изобретение относится к области термометрии. Область применения: высокоточное измерение температуры и температурный мониторинг в водонаполненной скважине на заданных интервалах в течение длительного периода времени.

В настоящем документе описаны многофазные расходомеры и связанные с ними способы. Устройство для измерения расхода содержит: впускной манифольд; выпускной манифольд; первый и второй каналы для потока, присоединенные между впускным и выпускным манифольдами; и анализатор для определения расхода текучей среды, протекающей через первый и второй каналы для потока, на основании параметра текучей среды, протекающей через первый канал для потока, причем параметр представляет собой перепад давления текучей среды, протекающей через первый канал для потока или плотность смеси текучей среды, протекающей через первый канал для потока, источник и детектор, соединенные с первым каналом для потока, причем анализатор использует полученные детектором значения для определения фазовой фракции текучей среды, протекающей через первый канал для потока, клапан для управления расходом текучей среды через второй канал для потока.

Способ дальнометрии на основе поверхностного возбуждения, включающий выбор первой скважины с металлической обсадной колонной в качестве целевой скважины и выбор второй скважины с металлической обсадной колонной в качестве заземленной скважины.

Изобретение относится к области геофизических исследований пробуренных нефтегазовых скважин, а именно к технологии проведения с помощью бурильной колонны спуска и перемещения геофизических приборов малого диаметра в скважинах с открытым стволом сложного профиля.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при защите устьевой арматуры от механического воздействия при возникновении аварийных ситуаций вследствие разрушения узлов и составных частей привода штанговых скважинных насосов. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, связанных с предотвращением развития аварийных ситуаций на узлах, агрегатах ПШСН различных конструкций и устьевой арматуре, ведущих к повреждению устьевой арматуры за счет своевременной остановки ПШСН, а также в обеспечении высокой надежности работы устройства при минимальных затратах на ее монтаж и обслуживание. Система предупреждения аварийных ситуаций ПШСН включает датчики контроля состояния, размещенные на узлах, агрегатах ПШСН, устьевой арматуре и связанные с управляющим блоком проводником электрической цепи. Датчиками контроля состояния служат датчики пространственного положения, датчики относительного положения и датчики давления. Датчики пространственного положения закреплены на траверсе и полке стойки ПШСН, датчик относительного положения – на балансире и головке балансира ПШСН, датчик давления или система датчиков – на устьевой арматуре. Управляющий блок выполнен с возможностью остановки привода ПШСН путем замыкания электрической цепи при превышении уставочных величин хотя бы одного из датчиков. Система имеет кнопку тестирования в блоке управления с возможностью проверки ее работоспособности без необходимости демонтажа. На балансире и головке балансира установлено страховочное приспособление, удерживающее головку балансира от падения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх