Способ управления скважинным насосом с погружным электродвигателем Советский патент 1992 года по МПК E21B43/00 F04D15/00 F04D13/10 

Изобретение 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 насос- но-компрессорных труб. Так как секции указанной обмотки выполнены короткозам- кнутыми, в них возникает ток. нагревающий их. Это тепло передается протекающей через 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-компрес- сорных 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 насо яаг

О

сом в колонну подъемных труб пои 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 скважинного 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 высокозастываю0 щих сред путем предотвращения перегрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления скважинным насосом с погружным электродвигате5 лем в процессе запуска контролируют температуру погружного электродвигателя, при превышении температурой предельно допустимой величины и давлением номинального значения регулированием частоты

0 питающего напряжения поддерживают температуру электродвигателя равной предельно допустимой величине до момента достижения давлением на входе в насос номинального значения.

5На чертеже представлена схема установки скважинного насоса с частотно-регулируемым приводом, посредством которой осуществляется предложенный способ. Установка содержит скважинный насос

0 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 спускают5 ся в скважину 4 на колонне 5 насосно-комп- рессорных труб. Электроэнергия к погружному двигателю 2 подается с помощью трехфазного силового кабеля 6. по которому одновременно передаются сигна0 лы 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

5 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

0 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

5 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

колонну 5 насосно-компрессорных труб при максимально допустимом по условиям надежности насоса значении частоты питающего напряжения, когда еще темп износа узлов насоса не начинает значительно пре- вышать темп износа на номинальной частоте, т.е. не снижает срок службы насоса ниже установленного нормативно-технической документациейч Указанное максимальное допустимое значение частоты должно уста- навливаться 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 тем- пературой предельно допустимой величины снижают частоту питающего напряжения до значения, при котором поддерживается предельно допустимая температура погружного двигателя, одновременно с по- мощью 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 поддержа- ния этого значения давления путем изменения частоты питающего напряжения. Таким образом, откачивают жидкость в максимальном по условиям износоустойчивости насоса темпе. Если при этом произо- шел нагрев двигателя до предельно допустимой величины температуры, то снижают частоту напряжения и тем самым уменьшают темп отбора и нагрузку на систему двигатель - насос, стабилизируя тем- пературу 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 больше- го выделения газа на приеме насоса 1 или чтобы обеспечить необходимое наполнение насоса 1. Производят последующее поддержание этого заданного номинального зна

чения давления на входе в насос 1 путем изменения частоты питающего напряжения.

Использование изобретения обеспечивает 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 условиям его надежной работы величины температуры. В случае запуска насоса с погружным электродвигателем в скважине с высоковязкой и высокозастывающей средой обеспечивается разогрев жидкости в насосе, затрубном пространстве и насосно- компрессорных трубах за счет тепла, выделяемого при работе скважинного насоса и погружного двигателя в процессе запуска в скважине, т.е. можно освоить скважину даже после застывания нефти, сохранив при этом работоспособность скважинного насоса При этом негерметичность лифта не ведет в этом случае к выходу из строя погружного двигателя.

Формула изобретения Способ управления скважинным насосом с погружным электродвигателем, включающий запуск насоса при возрастании частоты питающего напряжения от начального до максимально допустимого значения, измерение давления откачиваемой среды на входе в насос и последующее поддержание этого давления равным заданному номинальному значению путем изменения частоты питающего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы при откачивании насосом высоковязких и высокозастывающих сред путем предотвращения перегрузок, 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.

8

Добыча нефти и управление скважин- ным 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.