Система стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом Российский патент 2023 года по МПК F04B49/02 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН). Предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации скважин автоматизированным способом.

Известен способ эксплуатации малодебитной скважины (патент №2592590, 27.07.2016), реализуемый устройством, которое состоит из насосно-компрессорных труб (НКТ), оборудованных клапаном, расположенным над глубинным насосом выше динамического уровня жидкости параллельно оси насосно-компрессорных труб, выполненным в форме цилиндрической клапанной коробки и запорного органа для создания гидравлического канала между полостью НКТ и затрубным пространством. Причем верхнюю часть вышеупомянутой коробки гидравлически сообщают с насосно-компрессорными трубами, а нижнюю - с затрубным пространством.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулирования работы скважины, что может стать причиной преждевременного выхода из строя глубинного насоса.

Известна насосная установка для автоматического управления работой малодебитных нефтяных скважин (патент РФ №2166670, 10.05.2001), которые эксплуатируются в режиме периодической откачки жидкости, в которой система управления оборудования соединена с пуско-остановочной аппаратурой и размещена в затрубном пространстве. Система управления выполнена в виде одножильного бронированного кабеля с токопроводящей жилой, которая снабжена двумя поплавками-выключателями с возможностью установки на верхнем и нижнем динамических уровнях пластовой жидкости. Верхний выключатель снабжен электромагнитной катушкой с сердечником, а бронированный кабель соединен с системой управления насосной установки. С помощью поплавковой системы управления периодической откачкой жидкости возможно контролировать включение и выключение насосной установки путем достижения соответственно верхнего и нижнего динамических уровней жидкости.

Недостатком данного устройства является низкая надежность устройства в условиях эксплуатации оборудования из-за применения поплавка, который перестает функционировать вследствие образования на них отложений скважинной продукции. Кроме того, к недостаткам данного устройства можно отнести отсутствие возможности регулирования работы скважины.

Технической проблемой изобретения является создание системы стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом с достижением следующего технического результата: повышение надежности УЭЦН и обеспечение непрерывности его работы.

Указанный технический результат достигается тем, что система стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом, включает автоматическую систему управления, систему определения динамического уровня и электроуправляемый клапан. Автоматическая система управления состоит из станции управления УЭЦН с блоком управления электроуправляемым клапаном и контроллера управления клапана. Система определения динамического уровня, согласно изобретению, снабжена тремя датчиками давления: датчиком давления на приеме в составе термоманометрической системы УЭЦН, датчиком давления, расположенным в контроллере управления клапана, и датчиком давления в затрубном пространстве, расположенным на устье скважины. Электроуправляемый клапан включает в себя кабельный ввод, блок электроники, блок механики и блок штуцирования жидкости.

На фиг. 1 представлена схема устройства в скважине, на фиг. 2 - фронтальный вид электроуправляемого клапана.

Система стабилизации динамического уровня жидкости в стволе скважины (фиг. 1) включает в себя станцию 1 управления УЭЦН с блоком управления электроуправляемым клапаном, расположенную на поверхности, УЭЦН 2 в комплектации с термоманометрической системой, электроуправляемый клапан 3, расположенный выше УЭЦН, верхний датчик 4 давления в затрубном пространстве, расположенный на устье скважины, контроллер 5 электроуправляемого клапана 3 с датчиком 6 давления жидкости, питающий кабель 7 и датчик 8 давления на приеме, встроенный в термоманометрическую систему УЭЦН 2.

Электроуправляемый клапан 3 (фиг. 2) представляет собой устройство, включающее блок 9 электроники, блок 10 механики, блок 11 штуцирования и кабельный ввод 12.

Устройство работает следующим образом.

Система определения динамического уровня жидкости в скважине, определяя значения давления в трех точках с помощью датчиков 4, 6, 8, рассчитывает динамический уровень, исходя из уравнений:

где, ρ_смеси ^_ плотность жидкости, кг/м₃;

Р₄ - давление жидкости, фиксируемое датчиком 4, МПа;

Р₆ - давление жидкости, фиксируемое датчиком 6, МПа;

Р₈ - давление жидкости, фиксируемое датчиком 8, МПа;

h_дин - динамический уровень жидкости, м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

После определения расчетного значения динамического уровня жидкости в стволе скважины, это значение сравнивается с нижним критическим значением. При превышении нижнего критического значения автоматическая система управления подает сигнал на открытие электроуправляемого клапана 3, тем самым направляя жидкость из насосно-компрессорных труб в затрубное пространство. При заполнении затрубного пространства жидкостью до верхнего критического значения динамического уровня жидкости в скважине, автоматическая система управления подает сигнал на закрытие электроуправляемого клапана 3. Таким образом, система стабилизации динамического уровня жидкости в стволе скважины стабилизирует динамический уровень между верхним и нижним критическим значением динамического уровня жидкости.

Использование данного изобретения повысит надежность УЭЦН и обеспечит непрерывность его работы за счет автоматизации процесса пуска/остановки перелива жидкости, при этом снижая риск срабатывания датчика на давление газа в затрубном пространстве.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН). Предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации скважин автоматизированным способом. Система стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом, включает автоматическую систему управления, систему определения динамического уровня и электроуправляемый клапан. Автоматическая система управления состоит из станции управления УЭЦН с блоком управления электроуправляемым клапаном и контроллера управления клапана. Система определения динамического уровня, согласно изобретению, снабжена тремя датчиками давления: датчиком давления на приеме в составе термоманометрической системы УЭЦН, датчиком давления, расположенным в контроллере управления клапана, и датчиком давления в затрубном пространстве, расположенным на устье скважины. Электроуправляемый клапан включает в себя кабельный ввод, блок электроники, блок механики и блок штуцирования жидкости. Технический результат: повышение надежности УЭЦН и обеспечение непрерывности его работы. 2 ил.

Система стабилизации динамического уровня жидкости в скважине, оборудованной электроцентробежным насосом, включающая автоматическую систему управления, систему определения динамического уровня, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электроуправляемый клапан, при этом система определения динамического уровня жидкости включает в себя датчик давления затрубного газа, расположенный на устье, датчик давления жидкости, расположенный в контроллере управления электроуправляемым клапаном, и датчик давления на приеме в составе термоманометрической системы электроцентробежного насоса; автоматическая система управления состоит из станции управления УЭЦН с блоком управления электроуправляемым клапаном и контроллера управления клапаном.