×
20.12.2013
216.012.8dc9

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ И КУСТОВОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы, а также в процессе длительной эксплуатации скважины. Система управления (фиг.1) погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией содержит блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 задания частоты вращения, апериодические фильтры 3 и 4, пропорционально-интегральные регуляторы 5 и 6, частотные преобразователи 7 и 8, погружной электроцентробежный насос 9, кустовую насосную станцию 10, датчик 11 динамического уровня жидкости. Предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией позволяет стабилизировать дебит нефтяной скважины. 4 ил.
Основные результаты: Система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией, содержащая блок задания динамического уровня жидкости, первый и второй апериодические фильтры, первый пропорционально-интегральный регулятор, первый частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости, причем выход блока задания динамического уровня жидкости соединен с входом первого апериодического фильтра, выход которого соединен с первым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с входом первого частотного преобразователя, выход которого подключен к погружному электроцентробежному насосу, выход датчика динамического уровня жидкости соединен с входом второго апериодического фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок задания частоты вращения, второй пропорционально-интегральный регулятор, второй частотный преобразователь и кустовая насосная станция, причем выход блока задания частоты вращения соединен с первым входом второго пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с входом второго частотного преобразователя, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с вторым входом второго пропорционально интегрального регулятора, а к выходу второго частотного преобразователя подключена кустовая насосная станция.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к системам управления добычей нефти и может использоваться для вывода скважин, оборудованных установкой электроцентробежного насоса, на стационарный режим работы, а также в процессе длительной эксплуатации скважины.

Наиболее близкой по технической сущности является система управления электроцентробежным насосом, (см. патент Российской Федерации №2370673, опубл. 20.10.2009, Бюл. №29), содержащая блок задания динамического уровня жидкости, два апериодических фильтра, пропорционально-интегральный регулятор, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости.

Недостатком наиболее близкой системы управления погружным электроцентробежным насосом является то, что по мере отбора жидкости из скважины и падения давление в нефтяном пласте снижается дебит скважины при одном и том же динамическом уровне жидкости, который поддерживает система.

Сущность изобретения заключается в том, что в систему управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией, содержащую блок задания динамического уровня жидкости, первый и второй апериодические фильтры, первый пропорционально-интегральный регулятор, первый частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости, причем выход блока задания динамического уровня жидкости соединен с входом первого апериодического фильтра, выход которого соединен с первым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с входом первого частотного преобразователя, выход которого подключен к погружному электроцентробежному насосу, выход датчика динамического уровня жидкости соединен с входом второго апериодического фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, дополнительно введены блок задания частоты вращения, второй пропорционально-интегральный регулятор, второй частотный преобразователь и кустовая насосная станция, причем выход блока задания частоты вращения соединен с первым входом второго пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с входом второго частотного преобразователя, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с вторым входом второго пропорционально-интегрального регулятора, а к выходу второго частотного преобразователя подключена кустовая насосная станция.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между блоками устройства. Указанная совокупность связей позволяет стабилизировать дебит нефтяной скважины.

На фиг.1 представлена функциональная схема системы управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией; на фиг.2 изображена расчетная модель системы управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией; на фиг.3 приведен график изменения динамического уровня жидкости в скважине при работе предлагаемой системы управления; на фиг.4 представлен график производительности погружного электроцентробежного насоса при работе предлагаемой системы.

Система управления (фиг.1) погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией содержит блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 задания частоты вращения, апериодические фильтры 3 и 4, пропорционально-интегральные регуляторы 5 и 6, частотные преобразователи 7 и 8, погружной электроцентробежный насос 9, кустовую насосную станцию 10, датчик 11 динамического уровня жидкости.

Выход блока 1 задания динамического уровня жидкости соединен с входом апериодического фильтра 2, выход которого соединен с первым входом пропорционально-интегрального регулятора 5. Выход пропорционально-интегрального регулятора 5 соединен с входом частотного преобразователя 7, выход которого подключен к погружному электроцентробежному насосу 9, выход датчика 11 динамического уровня жидкости соединен с входом апериодического фильтра 4, выход которого соединен с вторым входом пропорционально-интегрального регулятора 5. Выход блока 2 задания частоты вращения соединен с первым входом пропорционально-интегрального регулятора 6, выход которого соединен с входом частотного преобразователя 8. Выход пропорционально-интегрального регулятора 5 соединен с вторым входом пропорционально-интегрального регулятора 6. К выходу частотного преобразователя 8 подключена кустовая насосная станция 10.

Блок 1 задания динамического уровня жидкости, блок 2 задания частоты вращения, апериодические фильтры 3 и 4, пропорционально-интегральные регуляторы 5 и 6 могут быть реализованы, например, на программируемом логическом контроллере, например, S7-300. В качестве частотных преобразователей 7 и 8 могут быть использованы, например, преобразователи MICROMASTER 440. В качестве погружного электроцентробежного насоса 9 может быть применена, например, установка УЭЦНМ5-80-1200 с повышающим трансформатором, согласующим выходное напряжение частотного преобразователя с напряжением на статорных обмотках погружного электродвигателя, входящего в состав электроцентробежного насоса. В качестве кустовой насосной станции 10 может быть использована, например, станция типа ППД400-200. В качестве датчика 11 динамического уровня жидкости может быть применен, например, стационарный эхолот Микон-801.

Система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией работает следующим образом. После включения системы управления на входе частотного преобразователя 7 начинает формироваться сигнал в соответствии с сигналом, поступающим с выхода блока 1 задания динамического уровня жидкости, и передаточными функциями апериодического фильтра 3 и пропорционально-интегрального регулятора 5. Частотный преобразователь 7 заставляет вращаться асинхронный электродвигатель погружного электроцентробежного насоса 9, в результате чего происходит отбор жидкости из затрубного пространства скважины, и динамический уровень начинает изменяться. Датчик 11 динамического уровня измеряет фактическую величину уровня жидкости в скважине и подает сигнал, пропорциональный этой величине на вход обратной связи пропорционально-интегрального регулятора 5 через апериодический фильтр 4. Пропорционально-интегральный регулятор 5 вычисляет разность входного сигнала и сигнала обратной связи и в соответствии с параметрами своей передаточной функции опять же формирует сигнал управления частотному преобразователю 7. Далее работа системы управления погружным электроцентробежным насосом продолжается, и скважина автоматически выходит на стационарный режим работы со стабилизацией динамического уровня жидкости в нефтяной скважине. Одновременно с названными выше элементами блок 2 задания частоты вращения формирует на входе пропорционально-интегрального регулятора 6 сигнал, соответствующий требуемой частоте вращения асинхронного электродвигателя погружного насоса 9. Сигнал с выхода пропорционально-интегрального регулятора 5, характеризующий фактическую частоту вращения (за вычетом падения скорости под нагрузкой), подается на вход обратной связи пропорционально-интегрального регулятора 6. Пропорционально-интегральный регулятор 6 вычисляет разность сигнала с блока 2 задания и сигнала с выхода пропорционально-интегрального регулятора 5 и в соответствии с параметрами своей настройки формирует сигнал на входе частотного преобразователя 8, который регулирует скорость вращения асинхронного электродвигателя, входящего в состав кустовой насосной станции 10. Если частота вращения погружного электроцентробежного насоса 9 не соответствует заданной величине, то давление воды, создаваемое кустовой насосной станцией и подаваемое в нагнетательную скважину, начнет изменяться. В частности при падении пластового давления давление в нагнетательной скважине начнет увеличиваться. В результате происходит стабилизация дебита нефтяной скважины при одном и том же значении динамического уровня жидкости, также стабилизируемом предлагаемой системой управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией.

Подтверждением сказанного могут служить результаты компьютерного моделирования процессов, протекающих, например, в скважине 67 Кудиновского месторождения при оснащении ее кустовой насосной станцией. Скважина, погружной электроцентробежный насос, частотные преобразователи, кустовая насосная станция, например, обладают следующими параметрами: kсп=6,28 рад (коэффициенты передачи частотных преобразователей); kДУ=1 (коэффициент передачи асинхронных электродвигателей); kнас1=2,949·10-6 м3/рад (коэффициент передачи погружного насоса); kнас2=63700 Нс/м2 рад (коэффициент передачи насоса кустовой станции); kпр=1,0275·10-10 м3/с·Па (коэффициент продуктивности нефтяного пласта); ρ=900 кг/м3 (плотность добываемой жидкости); g=9,81 м/с2 (ускорение свободного падения); dк=0,126 м (внутренний диаметр колонны обсадных труб); dнкт=0,073 м (диаметр насосно-компрессорных труб); Sз=0,0083 м2 (площадь затрубного пространства); Hст=200 м (статический уровень жидкости в скважине. Параметры настройки апериодических фильтров 3 и 4 и пропорционально-интегральных регуляторов 5 и 6, например, выбраны следующим образом: Tф1=Tф2=618 с (постоянные времени первого и второго фильтров 3 и 4); kп1=0,164 (коэффициент передачи регулятора 5); Tи1=55729 с (постоянная времени регулятора 5); kп2=0,9149 (коэффициент передачи регулятора 6); Tи1=10000 с (постоянная времени регулятора 6). Тогда расчетная модель предлагаемой системы управления примет вид, приведенный на фиг.2. На расчетной схеме учтено ограничение скорости вращения асинхронного электродвигателя погружного насоса и давления на выходе кустовой насосной станции. Искусственно смоделировано изменение пластового давления со скоростью 20 Н/м2с через 10000 с после запуска системы. Несмотря на заданные изменения, предлагаемая система управления стабилизирует динамический уровень жидкости в скважине на значении 935 м (фиг.3). Величина 935 м является заданной блоком 1 задания. В то же время стабилизируется и дебит нефтяной скважины на уровне 6,57·10-4 м3/с (≈57 м3/сут), что соответствует заданной в блоке 1 частоте 36 Гц. В системе управления погружным электроцентробежным наосом, взятой за прототип, такого результата добиться невозможно, и при уменьшении пластового давления дебит скважины будет падать.

Таким образом, предложенная система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станции позволяет стабилизировать дебит нефтяной скважины.

Система управления погружным электроцентробежным насосом и кустовой насосной станцией, содержащая блок задания динамического уровня жидкости, первый и второй апериодические фильтры, первый пропорционально-интегральный регулятор, первый частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос и датчик динамического уровня жидкости, причем выход блока задания динамического уровня жидкости соединен с входом первого апериодического фильтра, выход которого соединен с первым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с входом первого частотного преобразователя, выход которого подключен к погружному электроцентробежному насосу, выход датчика динамического уровня жидкости соединен с входом второго апериодического фильтра, выход которого соединен с вторым входом первого пропорционально-интегрального регулятора, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены блок задания частоты вращения, второй пропорционально-интегральный регулятор, второй частотный преобразователь и кустовая насосная станция, причем выход блока задания частоты вращения соединен с первым входом второго пропорционально-интегрального регулятора, выход которого соединен с входом второго частотного преобразователя, выход первого пропорционально-интегрального регулятора соединен с вторым входом второго пропорционально интегрального регулятора, а к выходу второго частотного преобразователя подключена кустовая насосная станция.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ И КУСТОВОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ И КУСТОВОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ И КУСТОВОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ И КУСТОВОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 16.
10.07.2013
№216.012.54b7

Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов. Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла (фиг.1) содержит блок 1 задания температуры, апериодический фильтр 2, интегральный регулятор 3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487290
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5e71

Следящий электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489798
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.11.2013
№216.012.838b

Следящий электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока. Следящий электропривод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499351
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.05.2014
№216.012.c9c9

Цифровой модулятор для управления синхронным электродвигателем

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в силовых преобразователях систем управления синхронными электродвигателями, оснащенными датчиками положения ротора. Технический результат заключается в обеспечении возможности регулирования скорости синхронной машины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517423
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.08.2014
№216.012.e76f

Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов. Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла содержит блок 1 задания температуры, пропорционально-интегральный регулятор 2, частотный преобразователь 3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525040
Дата охранного документа: 10.08.2014
27.10.2014
№216.013.02b4

Адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов. Адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла содержит блок 1 задания температуры, пропорционально-интегральный регулятор 2, блок 3 умножения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532090
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2015
№216.013.88fc

Система управления электромагнитным подвесом ротора

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Техническим результатом является повышение быстродействия и динамической точности электромагнитного подвеса ротора. В системе управления электромагнитным подвесом ротора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566671
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.01.2016
№216.013.9f2d

Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подшипником

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Технический результат - уменьшение амплитуды колебания ротора в электромагнитном подшипнике. Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572386
Дата охранного документа: 10.01.2016
10.04.2016
№216.015.3070

Следящий электропривод с асинхронным исполнительным двигателем

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями. Техническим результатом является повышение быстродействия следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем. Следящий электропривод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580823
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.6f30

Цифровой модулятор для силового преобразователя электромагнитного подшипника

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в силовых преобразователях электромагнитных подшипников. Техническим результатом является упрощение конструкции цифрового модулятора для силового преобразователя электромагнитного подшипника. Цифровой модулятор для силового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597513
Дата охранного документа: 10.09.2016
Показаны записи 1-10 из 77.
20.01.2013
№216.012.1bcb

Способ изготовления абразивного инструмента

Изобретение относится к области изготовления ручного абразивного инструмента, в частности напильников и надфилей. Способ включает нанесение на металлическую заготовку абразивного покрытия с требуемой шероховатостью. Для этого путем детонационного напыления наносят твердосплавное абразивное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472609
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.03.2013
№216.012.3121

Теплоаккумулирующий состав

Изобретение относится к разработке теплоаккумулирующих составов, включающих фториды, бромиды и хроматы щелочных элементов, которые применяются в качестве теплоаккумулирующих веществ. Описан теплоаккумулирующий состав, включающий фторид, бромид и соль лития, в качестве соли лития введен его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478115
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.06.2013
№216.012.5136

Демпфирующее устройство дренажно-предохранительного клапана

Изобретение относится к области техники клапанных систем, применяемых для работы в условиях космоса. Демпфирующее устройство дренажно-предохранительного клапана (2) содержит пружинную подвеску, направляющий шток (5) и узел направляющих клапана - цилиндр на корпусе и хвостовике тарели. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486383
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.07.2013
№216.012.54b6

Способ изготовления поверхностей трения с применением твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол

Изобретение относится к триботехнике и может использоваться для снижения силы трения и повышения стойкости к задирам рабочих поверхностей деталей узлов трения машин. На поверхности трения формируют смазочные канавки, заполняют канавки твердым смазочным материалом, при этом канавки имеют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487289
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.54b7

Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения и может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов. Система управления аппаратом воздушного охлаждения масла (фиг.1) содержит блок 1 задания температуры, апериодический фильтр 2, интегральный регулятор 3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487290
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5cf4

Способ получения многоосновных карбоновых кислот адамантанового ряда

Изобретение относится к способу получения многоосновных карбоновых кислот адамантанового ряда. В силу особенностей свойств, обусловленных наличием адамантанового фрагмента, материалы, полученные на основе многоосновных карбоновых кислот каркасного строения, обладают высокими эксплуатационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489417
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5e71

Следящий электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489798
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.66f3

Установка для мойки прецизионных подшипников

Изобретение относится к области производства точных изделий в машиностроении, в том числе к производству прецизионных подшипников. Повышение эффективности кавитационной мойки достигается за счет совершенствования устройства активатора, возбуждающего резонансные колебания, в котором зеркало...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492002
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6d93

Способ производства диетического хлеба (варианты)

Группа изобретений относится к хлебопекарной промышленности. Предусмотрено два варианта способа производства диетического хлеба, включающего приготовление закваски из зерновой массы, воды и дрожжей, ее брожение, получение теста путем смешивания закваски и остального сырья с пшеничной мукой с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493702
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e87

Способ извлечения твердосплавных зубков из шарошек буровых долот

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способу извлечения твердосплавных зубков из отработанных шарошечных долот. Закрывают наружное тело шарошки теплоизолирующим материалом. Нагревают шарошку с запрессованными в нее твердосплавными зубками до температуры, превышающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493946
Дата охранного документа: 27.09.2013
+ добавить свой РИД