система управления погружным электроцентробежным насосом

Формула изобретения

Система управления погружным электроцентробежным насосом, содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, датчик динамического уровня жидкости, блок сравнения, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика динамического уровня жидкости, выход блока расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок дифференцирования и сумматор, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока расчета требуемой частоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы после проведения подземного ремонта.

Наиболее близкой по технической сущности является система управления электроцентробежным насосом, реализующая способ вывода скважины, оборудованной установкой электроцентробежного насоса с частотно-регулируемым приводом, на стационарный режим работы (см. патент Российской Федерации №2181829, опубл. 27.04.2002, Бюл. №12), содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости в скважине, блок сравнения, блок расчета частоты питающего напряжения, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости в скважине.

Недостатком наиболее близкой системы управления погружным электроцентробежным насосом является большая продолжительность вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта.

Сущность изобретения заключается в том, что в систему управления погружным электроцентробежным насосом, содержащую блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, датчик динамического уровня жидкости, блок сравнения, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика динамического уровня жидкости, выход блока расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос, дополнительно введены блок дифференцирования и сумматор, причем выход блока задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход блока сравнения соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом блока расчета требуемой частоты.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между блоками устройства. Указанная совокупность связей позволяет уменьшить время вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта

На фиг.1 представлена функциональная схема системы управления погружным электроцентробежным насосом; на фиг.2 - примерный график изменения динамического уровня жидкости в скважине.

Система управления (фиг.1) погружным электроцентробежным насосом содержит блок 1 задания диаграммы динамического уровня жидкости, блок 2 сравнения, датчик 3 динамического уровня жидкости, блок 4 расчета требуемой частоты, частотный преобразователь 5, погружной электроцентробежный насос 6, блок 7 дифференцирования, сумматор 8.

Выход блока 1 задания диаграммы динамического уровня жидкости соединен с первым входом блока 2 сравнения, второй вход которого соединен с выходом датчика 3 динамического уровня жидкости. Выход блока 4 расчета требуемой частоты соединен с частотным преобразователем 5, к выходу которого подключен погружной электроцентробежный насос 6. Выход блока 1 задания диаграммы динамического уровня соединен с входом блока 7 дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора 8. Выход блока 2 сравнения соединен с вторым входом сумматора 8, выход которого соединен с входом блока 4 расчета требуемой частоты.

Блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 сравнения, блок 4 расчета требуемой частоты, блок 7 дифференцирования и сумматор 8 могут быть реализованы, например, программно, например, на микропроцессорном контроллере С-60. В качестве датчика 3 динамического уровня жидкости может быть использован, например, стационарный эхолот Микон-801. Функцию частотного преобразователя 5 может выполнить, например, интегрированная система управления «Электроспид» фирмы Сентрилифт (Centrilift), предназначенная для управления погружным электроцентробежным насосом. В качестве погружного электроцентробежного насоса 6 может быть использована, например, установка УЭЦНМ5-80-1200.

Система управления погружным электроцентробежным насосом работает следующим образом. По результатам предыдущего освоения данной скважины строят график изменения динамического уровня жидкости в скважине (фиг.2), заносят его в блок 1 задания динамического уровня жидкости (в память микропроцессорного контроллера). Спущенную в скважину на колонне насосно-компрессорных труб установку ЭЦН подключают к электросети через частотный преобразователь и запускают в работу на номинальной частоте, при этом в колонну насосно-компрессорных труб центробежным насосом подается жидкость. При помощи датчика 3 через заданный интервал времени Т производят замер динамического уровня жидкости в скважине. Временной интервал между замерами динамического уровня для рассматриваемого примера технической реализации составляет 10 мин. В случае рассогласования в данный момент времени значения с диаграммы динамического уровня в блоке 1 с сигналом датчика 3 динамического уровня блок 2 сравнения подает разностный сигнал на вход сумматора 8. Одновременно блок 7 дифференцирования находит разность между текущим значением диаграммы динамического уровня и предыдущим, отстоящим на время Т, и с необходимым коэффициентом подает на другой вход сумматора 8. Полученная сумма с выхода сумматора поступает на вход блока 4 расчета требуемой частоты, который производит расчет необходимой производительности насоса по формуле

Q_нас.mp =Q_{нас.пред}+ Q_нас,

где Q _{нас.пред} - предыдущее значение производительности насоса (на первом такте она равна значению, соответствующему номинальной частоте вращения электродвигателя); - площадь затрубного пространства скважины; H _сум - сигнал на выходе сумматора 8.

Далее блок 4 расчета требуемой частоты определяет частоту питающего напряжения для нового значения производительности скважины и потребного напора по обобщенной гидравлической характеристике (хранится в памяти микропроцессорного контроллера) погружного электроцентробежного насоса 6, построенной для различных частот питающего напряжения. Необходимая частота питания электродвигателя с блока 4 расчета требуемой частоты подается на вход частотного преобразователя 5, который формирует на статорных обмотках электродвигателя погружного насоса 6 напряжение необходимой частоты и амплитуды. Погружной электроцентробежный насос 6 начинает работать с новой производительностью. Далее процесс работы системы управления электроцентробежным насосом повторяется. В результате погружной электроцентробежный насос автоматически выходит на требуемый режим работы с полным совмещением гидравлических характеристик насоса и пласта. Введение блока 7 дифференцирования и сумматора 8 в систему управления погружным электроцентробежным насосом ускоряет время выхода на требуемый режим за счет форсирования сигналов в функции скорости изменения заданной диаграммы динамического уровня жидкости.

Таким образом, предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом позволяет уменьшить время вывода скважины на стационарный режим до полного совмещения гидравлических характеристик насоса и пласта.