Установка плунжерная с линейным двигателем Российский патент 2025 года по МПК F04B47/06 F04B17/04 E21B43/00 E21B47/12 

Изобретение относится к насосным устройствам для добычи нефти из глубоких скважин, в частности к погружному насосному устройству возвратно-поступательного действия с трехфазным числовым программным управлением.

Общеизвестны применяемые в настоящее время станки-качалки с колонной штанг и УЭЦН (установки электроцентробежных насосов), работающие на низкодебитных скважинах. Для создания напора 3000 м и более применяют большое количество ступеней и двигатели большой мощности, что увеличивает стоимость самой установки и расходы на электроэнергию. При эксплуатации станков-качалок с плунжерными насосами существенным недостатком является удлинение колонны штанг, при этом сокращается полезный объем насоса и тратится энергия на подъем колонны штанг. Случаются обрывы штанг, что останавливает добычу нефти на значительное время, увеличивая издержки и снижая эффективность работы скважины. При установке станка-качалки на скважине для нее строят фундамент или площадку на сваях, что увеличивает затраты. Также отсутствует телеметрия.

Известна погружная насосная установка, которая состоит из подвешенного к насосно-компрессорным трубам вентильного электродвигателя и присоединенного к нему насоса. Вентильный электродвигатель оснащен трубчатым валом с проточным каналом, который соединен с валом насоса шлицевой муфтой, имеющей отверстия в стенке. Отверстия сообщают выход насоса с проточным каналом трубчатого вала, связанным с насосно-компрессорными трубами. Устройством защиты вентильного электродвигателя от скважинной жидкости служит герметичная тонкостенная оболочка на статоре, при этом в корпусе вентильного электродвигателя выполнено отверстие для сообщения его полости со скважиной (патент RU 2687658, МПК F04D 13/10, опубл. 15.05.2019 г.).

Недостатком такой установки будет ограничение по ее применению для вязкой нефти с высокой концентрацией механических примесей, невысокий напор и, соответственно, небольшая глубина установки. Для работы на скважинах с большим содержанием попутного газа необходимо устанавливать дополнительные газоотсекатели. Не оптимальна работа на малых дебитах до 30 м³ в день.

Известна погружная бесштанговая насосная установка (патент RU 2669418, МПК F04B 47/00, опубл. 11.10.2018 г.), которая содержит плунжерный насос (ПН) с плунжером, всасывающим клапаном, нагнетательным клапаном и погружной линейный электродвигатель (ЛЭД), включающий статор и головку возвратно-поступательного действия (слайдер). Статор установлен внутри корпуса ЛПЭД и состоит из цилиндра статора, из периодически установленных на цилиндре индукционных катушек (ИК) фаз А, В, С и сердечников, образующих зубья магнитопровода. ИК распределены по всей длине статора, образуя три фазные обмотки А, В, С, которые в конце соединены в «звезду». Сердечники выполнены в виде круглых пластин с функциональными технологическими вырубками. К сердечникам по периметру присоединены кольцевые пакеты, образующие ярмо магнитопровода. При этом пластины сердечников и ярма магнитопровода устанавливаются ориентированными вдоль направления силовых линий магнитного потока ИК. ИК и сердечники распределены по длине статора на группы (модули). Модули по торцам закрыты торцевыми крышками. Между крышками и соединением с торцевыми крышками установлены стальные патрубки, на которых коаксиально установлены опорные втулки, образующие опорные поверхности скольжения слайдера. Для заполнения трансформаторным маслом и размещения сросток фазных обмоток модулей образованы межмодульные полости. Слайдер содержит последовательно установленные на валу аксиально намагниченные постоянные магниты и магнитопроводящие сердечники. На валу слайдера установлены постоянные магниты и магнитопроводящие сердечники и дополнительно периодически вставлены шайбы. Магниты и сердечники фиксируются на стальном валу торцевыми муфтами. К корпусу ЛПЭД присоединена головка токоввода с ниппелем для подвески насосной установки к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). В головке токоввода выполнены канал для подачи добываемой жидкости от плунжерного насоса через полый вал слайдера в НКТ и разъем для соединения концов фазных обмоток ЛЭД с муфтой кабельного ввода питающего кабеля, а также выполнен верхний масляный клапан для закачки трансформаторного масла в межмодульные полости статора. В нижней части статора установлен нижний масляный стравливающий клапан. На приеме плунжерного насоса установлен фильтр для защиты от механических примесей.

Недостатком такой конструкции будет низкий коэффициент заполнения цилиндра насоса. Известный насос - плунжерный насос традиционной конструкции с подвижным плунжером и клапанами малого диаметра с малой пропускной способностью. Нет отсекания газа, поэтому жидкость, проходя через фильтр для защиты от механических примесей, будет увлекать за собой газ. Газ, попав в цилиндр, при рабочем ходе сжимается и не дает плунжеру выдавить весь объем цилиндра. При ходе плунжера вниз газ разжимается и уменьшает объем поступающей в цилиндр жидкости. Слайдер проходного сечения уменьшит размеры магнитов и, соответственно, максимальное тяговое усилие линейного двигателя, что ограничит диапазон применения установки.

Известно погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, содержащее сетчатую трубу, привод и насос, при этом все устройство предназначено для установки в подземном нефтяном пласте, привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками внутри статора, статор и головка формируют фрикционное соединение посредством опорных направляющих и стальных сердечников головки. При наличии воздухонепроницаемой полости, верхний конец статора соединен с нижним концом насоса через сетчатую трубу, насос соединен с нефтяной трубой, нижний конец статора последовательно соединен с балансировочной сетчатой трубой, концевой пробкой и концевой соединительной муфтой (патент ЕА 009268, МПК F04B 47/00, опубл. 28.12.2007 г.).

Недостатком такой конструкции является свободный вход попутного газа в цилиндр насоса вместе с жидкостью. При попадании газа в цилиндр он при рабочем ходе плунжера сжимается и существенно снижает коэффициент наполнения насоса, снижая эффективность работы всей установки. Применяется насос традиционной конструкции с подвижным плунжером, соответственно, на наполнение цилиндра установлены клапаны малого диаметра с небольшим проходным сечением, что тоже снижает наполнение насоса. Отсутствие гидрокомпенсатора, который выравнивает давление внутри и снаружи установки, значительно увеличивает риск протечки жидкости внутрь двигателя, короткого замыкания и выхода установки из строя.

Известно погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия. Погружная бесштанговая насосная установка, содержащая плунжерный насос и установленный под указанным плунжерным насосом погружной линейный электродвигатель, включающий цилиндрический корпус, внутри которого размещен статор, выполненный с периодически установленными на тонкостенных втулках из нержавеющей стали равных по длине частей - модулей, состоящих из стальных сердечников и соединенных между собой индукционных катушек, образующих группы обмоток, при этом каждый модуль ограничен торцевыми крышками, а между модулями установлены опорные направляющие в виде подшипников-центраторов, и соосно установленную внутри статора с образованием кольцевой полости головку возвратно-поступательного действия - слайдер, состоящий из цельнометаллического вала с установленными на нем постоянными магнитами и магнитопроводящими сердечниками, при этом вал слайдера выполнен с возможностью жесткого соединения напрямую со штоком плунжера погружного насоса. Установка дополнительно содержит маслозаполненный компенсатор давления (патент RU 2701653, МПК F04B 47/06, опубл. 30.09.2019 г.).

Недостатком такой конструкции является ограниченный ресурс вследствие работы всей установки в неоптимальных режимах, повышенная вибрация, температура и перегруз линейного двигателя. Установка работает по заданным станцией управления параметрам, не учитывая скважинные условия.

Известно погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия (патент RU 2783938, МПК F04B 17/04, опубл. 22.11.2022 г.), содержащее привод и насос, при этом все устройство предназначено для установки в подземном нефтяном пласте, привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками, статор и головка формируют фрикционное соединение посредством опорных направляющих и стальных сердечников головки, при этом насос соединен с насосно-компрессорной трубой. Привод выполнен в виде линейного погружного электродвигателя, который включает последовательно соединенные верхнюю головку статора с колодкой токоввода, через которую электродвигатель подключен к электропитанию, и заполненный маслом статор, состоящий из магнитопроводов с катушками, находящимися в корпусе статора, в негерметичном внутренне пространстве которого расположена также головка возвратно-поступательного действия электродвигателя - слайдер, который через верхнюю головку статора соединен с нижним концом корпуса плунжерного насоса, включающего две плунжерные пары, установленные на одной оси последовательно друг за другом, каждая пара состоит из плунжера и подвижного цилиндра, нижнего большого и верхнего малого, соединенных между собой последовательно друг за другом соединительной втулкой, причем нижний большой цилиндр соединен снизу через шток с верхним наконечником слайдера, а плунжеры последовательно соединены и установлены друг за другом в верхней части насоса, в которой над плунжером верхнего малого цилиндра также расположен блок нагнетательных клапанов, соединенных с верхним концом плунжера, и с указанным плунжером снизу через разделительный клапан соединен плунжер нижнего большого цилиндра, причем в месте соединения плунжеров большого и малого цилиндров установлен разделительный клапан малого цилиндра, кроме этого для входа скважинной жидкости в верхней наружной части корпуса насоса предусмотрены отверстия, а в нижней части большого цилиндра выполнены отверстия и установлен всасывающий клапан. Принято за прототип.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание лишенной недостатков аналогов установки плунжерной с линейным двигателем (УПЛД) для поднятия скважинной жидкости (нефть, вода и др.) на поверхность, обладающей возможностью регулирования режимами работы двигателя для исключения работы УПЛД в неоптимальных режимах и увеличения ресурса работы всей установки.

Технический результат - регулирование работы двигателя установки плунжерной с линейным двигателем (УПЛД) за счет получения данных от погружного блока системы телеметрии.

Проблема решается, а технический результат достигается погружным насосным устройством возвратно-поступательного действия, содержащим привод и насос, при этом все устройство предназначено для установки в подземном нефтяном пласте, привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками, статор и головка формируют фрикционное соединение посредством опорных направляющих и стальных сердечников головки, при этом насос соединен с насосно-компрессорной трубой, при этом привод выполнен в виде линейного погружного электродвигателя, который включает последовательно соединенные верхнюю головку статора с колодкой токоввода, через который электродвигатель подключен к электропитанию, и заполненный маслом статор, состоящий из магнитопроводов с катушками, находящимися в заполненном маслом корпусе статора, в негерметичном внутреннем пространстве которого расположена также головка возвратно-поступательного действия, а через верхнюю головку статора электродвигатель соединен с нижним концом корпуса плунжерного насоса. В отличие от прототипа головка возвратно-поступательного действия через верхний наконечник соединена со штоком подвижного плунжера насоса, а снизу корпус статора соединяется с патрубком для выхода головки возвратно-поступательного действия, далее с гидрокомпенсатором, с которым статор соединен двумя гидролиниями для компенсации давления, при этом ниже гидрокомпенсатора установлен погружной блок системы телеметрии, соединенный со звездой обмоток статора проводами, проложенными внутри гидролиний и гидрокомпенсатора, причем погружной блок системы телеметрии включает набор измерительных датчиков, связанных с устройством сбора и передачи информации, с которым также связан стабилизатор напряжений, подключенный к обмоткам двигателя, и электронный управляемый ключ, подключенный к обмоткам электродвигателя через резистор, кроме того, указанный блок содержит фильтрующе-коммутационное устройство с фильтром низких частот и коммутирующим элементом системы управления, при этом система телеметрии включает наземную часть, установленную в станции управления насосным устройством, которая связана с погружным блоком кабелем питания, при этом наземная часть погружного блока связана с контроллером станции управления, в свою очередь связанным с частотным преобразователем для изменения частоты и напряжения тока, подаваемого к электродвигателю, при этом в указанном контроллере запрограммированы уход от проскоков головки возвратно-поступательного действия, уход от повышенной вибрации, уход от перегрева электродвигателя.

Технический результат достигается тем, что погружной блок системы телеметрии (ТМС) передает скважинные параметры через кабель питания и наземную часть в контроллер станции управления, которая регулирует работу двигателя и всей установки.

Сущность поясняется рисунками, где показано:

Фиг. 1 - общий вид установки;

Фиг. 2 - общий вид установки с линейным двигателем, станцией управления и кабельной линией;

Фиг. 3- функциональная схема блока ТМС;

Фиг. 4 - функциональная схема станции управления.

На фигурах показано:

1 - плунжерный насос (ПН),

2 - линейный погружной электродвигатель (ЛПЭД),

3 - гидрокомпенсатор,

4 - погружной блок системы телеметрии,

5 - маслонаполненный статор,

6 - головка возвратно-поступательного действия электродвигателя 2,

7 - верхняя головка статора,

8 - шток плунжера,

9 - нижний патрубок корпуса ПН,

10 - цилиндр ПН,

11 - колодка токоввода,

12 - катушки магнитопровода,

13 - дисковые сердечники статора,

14 - верхний наконечник головки 6,

15 - пробка для заполнения статора маслом,

16 - клапан для стравливания масла,

17 - корпус ПН,

18 - плунжер ПН,

19 - всасывающие клапанные пары,

20 - нагнетательные клапанные пары,

21 - пескоотделительная гильза,

22 - подшипники скольжения,

23 - патрубок для выхода головки 6,

24 - маслопровод, соединяющий статор и гидрокомпенсатор,

25 - станция управления (СУ),

26 - кабельная линия питания ЛПЭД,

27 - датчик вибрации по оси Z,

28 - датчик вибрации по оси X,

29 - датчик вибрации по оси Y,

30 - датчик температуры скважинной жидкости,

31 - датчик температуры двигателя,

32 - датчик давления,

33 - устройство сбора и передачи информации,

34 - электронный ключ,

35 - наземный блок системы телеметрии,

36 - счетчик электроэнергии,

37 - частотный преобразователь (ПЧ),

38 - повышающий трансформатор (ТМПН),

39 - контроллер станции управления,

А - отверстия, через которые происходит вход скважинной жидкости внутрь корпуса ПН,

Б - отверстия штока цилиндра для подачи скважинной жидкости в цилиндр ПН,

В - полость, в которой происходит оседание механических примесей и выпуск их наружу корпуса пескоотделительной гильзой 21.

Устройство предназначено для установки в нефтяной скважине. Привод устройства - линейный погружной электродвигатель 2 включает в себя последовательно соединенные верхнюю головку 7 статора с колодкой токоввода 11, статор 5, состоящий из магнитопроводов с катушками 12, находящимися в заполненном маслом корпусе статора 5, головку возвратно-поступательного действия 6, находящуюся в негерметичном внутреннем пространстве статора 5. Далее двигатель может быть соединен с гидрокомпенсатором 3 и погружным блоком 4 телеметрии (ТМС).

Статор 5 состоит из секций, установленных неподвижно в корпусе двигателя. Секции статора собраны из чередующихся дисковых сердечников 13 и катушек 12 магнитопровода. Катушки магнитопровода подключены последовательно и образуют три отдельных группы. Верхние группы катушек подключены к контактам колодки токоввода 11. Снизу группы катушек соединены друг с другом и образуют 0 точку. Катушки магнитопровода герметично заизолированы от внешней среды и находятся в масле. Головка 6 состоит из наконечника 14, имеющего возможность соединения сверху со штоком 8 плунжера насоса, и чередующихся постоянных магнитов и магнитопроводящих колец. В верхней головке статора располагается токоввод для подключения 3-х фазной кабельной линии через кабельный удлинитель (например, 2А габарита), пробка 15 для заполнения статора маслом, клапан 16 для стравливания масла.

Статор и головка 6 формируют фрикционное соединение через подшипники скольжения 22 и стальные сердечники головки 6. ЛПЭД 2 соединен с нижним патрубком 9 корпуса насоса 1 через верхнюю головку 7 статора, головка 6 электродвигателя соединен со штоком 8 плунжера насоса 1. При линейных движениях головки 6 двигается и плунжер 18 и через систему клапанов подает жидкость в насосно-компрессорную трубу - НКТ (не показано), с которой ПН 1 соединен сверху. Головка 6 соединен через верхний наконечник 14 со штоком плунжера 8 и передает движение плунжеру 18 плунжерного насоса 1. При перемещении плунжера 18 вниз происходит подача жидкости из полости В и отверстия штока Б, через всасывающие клапанные пары 19 в полость цилиндра 10. Нагнетательные клапанные пары 20 при этом закрыты. При перемещении плунжера 18 вверх (рабочий ход) клапанные пары 19 закрываются, а клапанные пары 20 открываются, и жидкость подается через них в трубу НКТ. С наружной стороны насосного цилиндра 10 расположен корпус 17 насоса 1, внутри корпуса формируется полость В, в которой происходит оседание механических примесей и выпуск их наружу корпуса пескоотделительной гильзой 21. Пескоотделительная гильза может быть в виде цанги с лепестками или в виде втулки. Головка возвратно-поступательного действия 6 линейного двигателя совершает поступательные движения. Цилиндр, перемещаясь, через систему клапанов обеспечивает подачу жидкости из скважины в насосно-компрессорную трубу, по которой она поднимается на поверхность.

Снизу двигатель 2 может быть последовательно соединен с гидрокомпенсатором 3 и погружным блоком телеметрии 4 (ТМС). Погружной блок ТМС измеряет следующие параметры:

- температуру двигателя и скважинной жидкости,

- давление в скважине,

- вибрацию по осям X Y Z,

- сопротивление изоляции.

Снизу корпус статора соединен с патрубком для выхода головки 6. Ниже патрубка установлен гидрокомпенсатор, соединенный со статором двумя гидролиниями. Гидрокомпенсатор 3 и клапан 16 в головке ЛПЭД 2 служит для выравнивания давления в статоре и внешнего давления (так как УПЛД работает в пластовых условиях с высоким внешним давлением до 400 атмосфер), а также стравливания масла наружу при его расширении под воздействием температуры, и является неотъемлемой частью ЛПЭД 2. Погружной блок 4 ТМС подключен к 0 точке катушек статора и передает по кабелю питания данные о температуре, давлении и вибрации на станцию управления (см. фиг. 2). Станция управления (СУ), получая данные по кабелю питания от погружного блока телеметрии, управляет режимами работы двигателя.

Система телеметрии ТМС (фиг. 4) работает следующим образом - при подаче питающего напряжения блок системы телеметрии приводится в действие. Опрашиваются датчики 30 -32 погружного блока: давления в скважине, температуры в скважине, температуры двигателя; датчики 27-29 вибрации двигателя по осям Z-X-Y, сопротивления изоляции силового кабеля и ЛПЭД.

Устройство сбора и передачи информации 33 опрашивает измерительные датчики, преобразует данные в последовательный цифровой код, и передает на электронный управляемый ключ 34. Синхронно с последовательным цифровым кодом электронный ключ 34 генерирует сигналы, которые проходя через фильтрующе-коммутационное устройство и обмотки двигателя, поступают в наземный блок 35 системы ТМС, установленный в станции управления. Электронный ключ 34 управляется устройством сбора и передачи информации 33.

В контроллере 39 станции управления (СУ) запрограммированы алгоритмы, управляющие УПЛД:

1. Уход от проскоков головки возвратно-поступательного действия 6 - если требуемое усилие для перемещения плунжера насоса превышает развиваемое усилие линейного двигателя (магнитное поле слайдера проскакивает относительно магнитного поля статора), СУ увеличивает ток подаваемый к двигателю для повышения его тяги. Далее СУ плавно снижает ток для определения оптимального значения (повышенный ток приводит к повышению температуры двигателя).

В начале работы алгоритма частота работы двигателя увеличивается до максимальной, согласно диапазону, заданному в настройках. Ток опускается до минимального, пока не произойдет проскок, но согласно диапазону в настройка алгоритма. После детекции проскока, ток увеличится, и так будет происходить при каждом наступлении проскоков. Если не будет возможности добавить ток либо из-за верхней границы заданного диапазона, либо из-за нехватки мощности, то начнет снижаться частота до нижней границы заданного диапазона. Если увеличить ток будет нельзя, и частота будет опущена до нижней границы, а проскоки будут детектироваться, то тогда станция управления остановит двигатель по защите от проскоков.

2. Уход от повышенной вибрации - при возникновении высокой вибрации (более 3G), СУ производит поиск начальной фазы (совпадение магнитных полей статора и слайдера), далее меняет время разгона и торможения головки 6, добиваясь снижения уровня вибрации до заданных значений.

Поиск начальной фазы первый раз запускается после включения станции в работу и при принятии не менее двух кадров вибрации выше уставки по уровню вибрации. При запуске поиска производится измерение вибрации в десяти точках диапазона регулировки начальной фазы и выбирается та, у которой зафиксирован наименьший уровень вибрации. При работе алгоритма период опроса ТМС уменьшается для ускорения поиска. Последующие запуски алгоритма будут по условиям уставки периода диагностики (по умолчанию 12 ч) и при превышении уставки по уровню вибрации. Если уставка по уровню вибрации не будет превышена, то алгоритм не запустится, и пойдет отсчет следующего периода.

3. Уход от перегрева двигателя - при росте температуры выше заданных значений СУ оптимизирует подаваемый на двигатель ток. Если рост температуры продолжается, СУ плавно снижает число рабочих ходов в минуту (время останова увеличивается и двигатель быстрее остывает).

Перед началом работы алгоритма ухода от перегрева следует установить максимальную температуру масла двигателя и разность температуры ухода от перегрева. Разность температуры ухода от перегрева представляет собой границу по температуре перед максимальной температурой масла, при которой происходит отключение двигателя. Т.е. если максимальная установленная температура двигателя 80°С, а температура ухода составляет 20°С, то алгоритм начинает свою работу с 60°С. Для снижения температуры двигателя происходит изменение количества ходов в минуту головки 6. Данный алгоритм имеет приоритет по сравнению с другими алгоритмами, регулирующими число ходов в минуту.

Применение алгоритмов управления позволяет исключить работу УПЛД в неоптимальных режимах и при превышении заданных значений параметров остановить установку (повышенная вибрация, проскоки слайдера ЛПЭД, перегрев), что значительно увеличивает ресурс работы всей установки.

Контроллер 39 станции управления (КСУ), сопоставляя заданные параметры работы линейного двигателя с данными, полученными от системы телеметрии, и анализируя входные величины тока и напряжения, производит регулирование выходных параметров (сила тока А; выходное напряжение U; частоту импульсов Гц) преобразователя частоты, которые определяют режим работы линейного двигателя.

КСУ постоянно сопоставляет входные данные с заданным алгоритмом и корректирует через преобразователь частоты режим работы линейного двигателя.

Погружной блок системы телеметрии устанавливается ниже гидрокомпенсатора двигателя и соединен проводами со «звездой» (соединение 3 фаз обмоток статора) двигателя.

Станция управления анализирует данные от системы телеметрии ТМС в контроллере 39 и управляет частотным преобразователем 37, подбирает режим работы двигателя 2 Частотный преобразователь 37, получая управляющие сигналы от контроллера 39 и питание от ТМПН 38, генерирует управляющие импульсы для двигателя 2.

В качестве конкретных устройств могут быть применены:

плунжерный насос - ООО «Нефтемаш», ГОСТ 12.2.003; ГОСТ Р 51896;

линейный погружной электродвигатель (ЛПЭД) - ООО «Ойл Автоматика»,ТУ 28.13.12-001 -29984997-2022;

гидрокомпенсатор - ООО «ИРЗ ТЭК»;

пескоотделительная гильза - ООО «Нефтемаш» (входит в состав насоса);

датчик вибрации - ООО «ИРЗ ТЭК» (плата Analog device);

датчик температуры скважинной жидкости - ООО «ИРЗ ТЭК» (плата Taxas instruments);

датчик температуры двигателя - ООО «ИРЗ ТЭК» (плата ТЕ connectivity);

датчик давления - ООО «ИРЗ ТЭК»;

устройство сбора и передачи информации - микроконтроллер Micro chip с программным обеспечением, ООО «ИРЗ ТЭК»;

электронный ключ - ООО «ИРЗ ТЭК»;

частотный преобразователь - ООО «ИРЗ ТЭК»;

повышающий трансформатор (ТМПН) - не менее 63кВ*А, применяемые для питания электропогружных установок;

контроллер станции управления - ООО «ИРЗ ТЭК»;

фильтрующе-коммутационное устройство с фильтром низких частот и коммутирующим элементом системы управления - ООО «ИРЗ ТЭК».

Применение установки плунжерной с линейным двигателем (УПЛД) с системой ТМС позволяет полностью уйти от не оптимальных режимов работы. Дает возможность остановки работы УПЛД в случае превышения предельных значений контролируемых параметров без повреждения оборудования и значительно увеличивает ресурс всей установки. Применение системы ТМС повышает эффективность работы УПЛД, за счет оптимизации загрузки линейного двигателя, что позволяет эксплуатировать УПЛД в скважинах с осложненными условиями добычи и повышенной вязкостью нефти.

Изобретение относится к насосным устройствам для добычи нефти из глубоких скважин, в частности к погружному насосному устройству возвратно-поступательного действия с трехфазным числовым программным управлением. Погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия содержит привод и насос, привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками, при этом насос соединен с насосно-компрессорной трубой, привод выполнен в виде линейного погружного электродвигателя, который включает последовательно соединенные верхнюю головку статора с колодкой токоввода, через который электродвигатель подключен к электропитанию, и заполненный маслом статор, состоящий из магнитопроводов с катушками, находящимися в заполненном маслом корпусе статора, в негерметичном внутреннем пространстве которого расположена также головка возвратно-поступательного действия, а через верхнюю головку статора электродвигатель соединен с нижним концом корпуса плунжерного насоса, при этом головка возвратно-поступательного действия через верхний наконечник соединена со штоком подвижного плунжера насоса, а снизу корпус статора соединяется с патрубком для выхода головки возвратно-поступательного действия, далее с гидрокомпенсатором, с которым статор соединен двумя гидролиниями, при этом ниже гидрокомпенсатора установлен погружной блок системы телеметрии, соединенный со звездой обмоток статора проводами, причем погружной блок системы телеметрии включает набор измерительных датчиков, связанных с устройством сбора и передачи информации, с которым также связан стабилизатор напряжений, подключенный к обмоткам двигателя, и электронный управляемый ключ, подключенный к обмоткам электродвигателя через резистор, кроме того, указанный блок содержит фильтрующе-коммутационное устройство с фильтром низких частот и коммутирующим элементом системы управления, при этом система телеметрии включает наземную часть, установленную в станции управления насосным устройством, которая связана с погружным блоком кабелем питания, при этом наземная часть погружного блока связана с контроллером станции управления, в свою очередь связанным с частотным преобразователем для изменения частоты и напряжения тока, подаваемого к электродвигателю, при этом в указанном контроллере запрограммированы уход от проскоков головки возвратно-поступательного действия, уход от повышенной вибрации, уход от перегрева электродвигателя. Техническим результатом изобретения является обеспечение регулирования работы двигателя установки плунжерной с линейным двигателем за счет получения данных от погружного блока системы телеметрии. 4 ил.

Погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия, содержащее привод и насос, при этом все устройство предназначено для установки в подземном нефтяном пласте, привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками, статор и головка формируют фрикционное соединение посредством опорных направляющих и стальных сердечников головки, при этом насос соединен с насосно-компрессорной трубой, при этом привод выполнен в виде линейного погружного электродвигателя, который включает последовательно соединенные верхнюю головку статора с колодкой токоввода, через который электродвигатель подключен к электропитанию, и заполненный маслом статор, состоящий из магнитопроводов с катушками, находящимися в заполненном маслом корпусе статора, в негерметичном внутреннем пространстве которого расположена также головка возвратно-поступательного действия, а через верхнюю головку статора электродвигатель соединен с нижним концом корпуса плунжерного насоса, отличающееся тем, что головка возвратно-поступательного действия через верхний наконечник соединена со штоком подвижного плунжера насоса, а снизу корпус статора соединяется с патрубком для выхода головки возвратно-поступательного действия, далее с гидрокомпенсатором, с которым статор соединен двумя гидролиниями для компенсации давления, при этом ниже гидрокомпенсатора установлен погружной блок системы телеметрии, соединенный со звездой обмоток статора проводами, проложенными внутри гидролиний и гидрокомпенсатора, причем погружной блок системы телеметрии включает набор измерительных датчиков, связанных с устройством сбора и передачи информации, с которым также связан стабилизатор напряжений, подключенный к обмоткам двигателя, и электронный управляемый ключ, подключенный к обмоткам электродвигателя через резистор, кроме того, указанный блок содержит фильтрующе-коммутационное устройство с фильтром низких частот и коммутирующим элементом системы управления, при этом система телеметрии включает наземную часть, установленную в станции управления насосным устройством, которая связана с погружным блоком кабелем питания, при этом наземная часть погружного блока связана с контроллером станции управления, в свою очередь связанным с частотным преобразователем для изменения частоты и напряжения тока, подаваемого к электродвигателю, при этом в указанном контроллере запрограммированы уход от проскоков головки возвратно-поступательного действия, уход от повышенной вибрации, уход от перегрева электродвигателя.