Устройство управления скважинной электроцентробежной насосной установкой Российский патент 2024 года по МПК F04D15/02 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для стабилизации давления на приеме установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) в условиях эксплуатации малодебитных скважин. Предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации малодебитных скважин автоматизированным способом.

Известна насосная установка для автоматического управления работой малодебитных нефтяных скважин (RU патент №2166670, 10.05.2001), которые эксплуатируются в режиме периодической откачки жидкости, в которой система управления оборудования соединена с пускоостановочной 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 откачки 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 механических поплавков и реле, которые служат для определения динамического уровня и управления пуском/отключением насосной установки. А также данная установка не позволяет регулировать работу скважины и обеспечивать ее непрерывность.

Известно устройство для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса (RU патент №2770776, 21.04.2022), снабженное механизмом перепуска жидкости и включающее автоматическую систему управления, выполненную в виде устройства подачи команд, и систему определения динамического уровня. Система определения динамического уровня выполнена в виде устройств измерения давления, представляющих собой поплавок, контактирующий через специальный канал непосредственно с жидкостью в скважине. Нижняя часть поплавка присоединена к реостату, расположенному в отдельной, заизолированной камере. Устройства установлены в двух местах, одно - на верхней, другое - на нижней границе динамического уровня. Каждое из упомянутых устройств находится в специальном эксцентриковом корпусе. Автоматическая система управления включает в себя системную плату с процессором, который подключен к системе определения динамического уровня, и распределитель тока, который подключен к катушке механизма перепуска жидкости. От попадания добываемой жидкости на плату, вышеупомянутый корпус защищен крышкой с уплотненными выходами для проводов, упомянутая автоматическая система управления находится в специальном корпусе, закрепленном между двумя последовательно соединенными насосно-компрессорными трубами НКТ, ниже механизма перепуска жидкости.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность вследствие того, что механизм перепуска жидкости находится между устройствами контроля уровня, что не дает возможность контролировать условия переполнения скважины, а также положение устройства подачи команд в скважине, что повышает вероятность выхода из строя электронного оборудования и осложняет его обслуживание.

Технической проблемой изобретения является создание устройства для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса с достижением следующего технического результата: повышение надежности УЭЦН и обеспечение непрерывности его работы Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса, снабженном механизмом перепуска жидкости, включающем автоматическую систему управления, выполненную в виде устройства подачи команд, и систему определения динамического уровня, выполненную в виде устройств определения уровня, установленных на верхней и на нижней границе динамического уровня, согласно изобретению каждое устройство определения уровня содержит отверстия для слива и наполнения флюида. При этом устройство подачи команд интегрировано в станцию управления, расположенную на поверхности и представляет собой вычислительно-управляющий кластер с системой распределения тока.

Согласно предлагаемому техническому решению, автоматическая система управления, включающая в себя системную плату с процессором, который подключен к системе определения динамического уровня, и распределитель тока, который подключен к катушке механизма перепуска жидкости, находится на поверхности, что предотвращает поломки от агрессивной среды, и дает возможность упростить процесс отладки программного кода, а алгоритм работы позволяет не только производить слив жидкости через механизм перепуска жидкости, но и увеличивать интенсификацию добычи.

На фиг. 1 представлена схема устройства в скважине, фиг. 2 -вид слева устройства определения уровня, на фиг. 3 - алгоритм работы устройства подачи команд.

Устройство для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса содержит устройства 1 и 2 определения уровня, устройство 3 подачи команд, механизм 4 перепуска жидкости, кабель 5. Каждое устройство 1 и 2 определения уровня содержит отверстия 6, 7 для слива и наполнения флюида, соответственно (см. фиг. 2).

Устройство 3 подачи команд интегрировано в станцию 8 управления и представляет собой вычислительно-управляющий кластер, расположенный на поверхности с системой распределения тока, работающего на основании алгоритма.

Использование данного изобретения повысит надежность УЭЦН и обеспечит непрерывность его работы.

Подземная часть устройства (фиг. 1) устанавливается между НКТ 9, над насосом 10 и включает в себя устройства 1 и 2 определения уровня, содержащие поплавок (не показан). Устройство 3 подачи команд, интегрировано в станцию управления 8, установленную на поверхности. Элементы 1, 2, 3, 4, 8 соединены между собой через кабель 5. Причем, устройства 1 и 2 определения уровня установлены таким образом, что устройство 1 находится на нижней отметке, а устройство 2 на верхней отметке динамического уровня 11 газожидкостной смеси 12, а механизм 4 перепуска жидкости должен находиться выше, в затрубном пространстве.

Устройство 1 и устройство 2 определения уровня (фиг. 1, 2) идентичны по конструкции и представляют собой корпус с выемкой. На выемке имеется отверстие 6 для попадания флюида и отверстие 7 для слива флюида при падении динамического уровня, что предотвращает возможность того, что поплавок останется в верхнем положении «на плаву», что приведет к некорректной работе системы.

Устройство 3 подачи команд интегрировано в станцию 6 управления и представляет собой вычислительно-управляющий кластер с системой распределения тока работающего на основании алгоритма.

Алгоритм работает следующим образом: при срабатывании верхнего 2 и нижнего 1 устройств определения уровня подается сигнал о переполнении динамического уровня и подается сигнал оператору, опционально возможно увеличение объема добычи, за счет повышение интенсивности работы насоса 10. Если при срабатывании верхнего устройства 2 определения уровня нижнее устройство 1 определения уровня не срабатывает, значит произошла поломка устройств, подается сигнал об ошибке. Если сработало только нижнее устройство 1 определения уровня, то скважина функционирует в штатном режиме. Если не сработало не одно из устройств определения уровня, то произошло падение динамического уровня, подается сигнал оператору и, опционально, автоматический слив флюида через устройство перепуска жидкости.

Применение данного алгоритма позволит не только производить слив флюида, но и сообщать о состоянии флюида в скважине и дает возможность проведения самодиагностики устройства на предмет ошибок.

Использование данного изобретения повысит надежность УЭЦН и обеспечит непрерывность его работы.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для стабилизации давления на приеме установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) в условиях эксплуатации малодебитных скважин. Предназначено для обеспечения бесперебойной эксплуатации малодебитных скважин автоматизированным способом. Технической проблемой изобретения является создание устройства для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса с достижением следующего технического результата: повышение надежности УЭЦН и обеспечение непрерывности его работы. Устройство для стабилизации давления на приеме электроцентробежного насоса, снабженное механизмом перепуска жидкости, включает автоматическую систему управления, выполненную в виде устройства подачи команд, и систему определения динамического уровня, выполненную в виде устройств определения уровня, установленных на верхней и на нижней границе динамического уровня. При этом каждое устройство определения уровня содержит отверстия для слива и наполнения флюида. Устройство подачи команд интегрировано в станцию управления, расположенную на поверхности, и представляет собой вычислительно-управляющий кластер с системой распределения тока. 3 ил.

Устройство управления скважинной электроцентробежной насосной установкой, содержащее механизм перепуска жидкости, автоматическую систему управления, выполненную в виде устройства подачи команд, и систему определения динамического уровня, выполненную в виде устройств определения уровня, установленных на верхней и на нижней границе динамического уровня, отличающееся тем, что каждое устройство определения уровня содержит отверстия для слива и наполнения флюида, механизм перепуска жидкости расположен в затрубном пространстве выше верхнего устройства определения динамического уровня, при этом устройство управления скважинной электроцентробежной насосной установкой выполнено с возможностью автоматического слива флюида через устройство перепуска жидкости в случае, если динамический уровень опустился ниже нижнего устройства определения уровня, при этом устройство подачи команд интегрировано в станцию управления, расположенную на поверхности, и представляет собой вычислительно-управляющий кластер с системой распределения тока.