NO843486L - Fremgangsmaate for styring av en pumpe og anordning for pumping saerlig av et meget viskoest fluidum e.l - Google Patents

Fremgangsmaate for styring av en pumpe og anordning for pumping saerlig av et meget viskoest fluidum e.l

Info

Publication number
NO843486L
NO843486L NO843486A NO843486A NO843486L NO 843486 L NO843486 L NO 843486L NO 843486 A NO843486 A NO 843486A NO 843486 A NO843486 A NO 843486A NO 843486 L NO843486 L NO 843486L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
pump
pressure
motor
fluid
well
Prior art date
Application number
NO843486A
Other languages
English (en)
Inventor
Henri Cholet
Francois-Jean Trocqueme
Jean Garraux
Original Assignee
Inst Francais Du Petrole
Elf Aquitaine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Francais Du Petrole, Elf Aquitaine filed Critical Inst Francais Du Petrole
Publication of NO843486L publication Critical patent/NO843486L/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/08Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121Lifting well fluids
    • E21B43/128Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/008Monitoring of down-hole pump systems, e.g. for the detection of "pumped-off" conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/20Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/20Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2006Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means
    • G05D16/2066Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using controlling means acting on the pressure source

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for styring av
en pumpe for pumping av et meget viskøst fluidum og/eller et fluidum som inneholder en betydelig andel gass. Oppfinnelsen angår også en anordning til utførelse av denne fremgangsmåte.
Den tidligere kjente teknikk kan illustreres ved U.S. patenter nr. 4.370.098, 4.284.943 og 4.170.438 samt fransk patentsøknad 2.039.241.
Oppfinnelsen er mer spesielt beregnet for oljeproduksjon, særlig når oljen er meget tyktflytende og/eller inneholder en betydelig andel gass. Denne andel blir oftest uttrykt ved det volumetriske gass/væske-forhold eller GOR (Gas Oil Ratio) av det fluidum som skal pumpes, målt under de betingelser med hensyn til temperatur og trykk som hersker ved bunnen av produk-sjonsbrønnen.
Denne anvendelse av oppfinnelsen er ikke begrensende, men er allikevél mer inngående drøftet i det følgende.
Utnyttelsen av brønner med liten dybde og som ikke er eruptive kan skje ved hjelp av overflatepumper såsom stangpumper eller også ved hjelp av neddykkede pumper såsom sentri-fugalpumper eller skruepumper (pumper av Moineau-typen).
Pumper av stang- eller stempeltypen fører til omfattende
og kostbare overflateinstallasjoner som ikke kan brukes i miljø-beskyttede områder.
Den vekselvise operasjon av slike pumper er en påkjenning for de elektromotorer som tjener til pumpedriften, og dessuten vil denne vekselvise virkning forstyrre den frie gass og emulgere fluidet. Resultatet er en lav ytelse, dannelse av gasslommer (gasslåsning) som kan bevirke produktivitetstap.
Det anvendes for tiden skruepumper (av Moineau-typen) for overføring av hydrokarbonfluida til overflaten, og man kunne tenke seg å anbringe slike pumper ved bunnen av en oljebrønn i produksjon for å bringe råoljen til overflaten.
De fordeler som det innebærer å anvende pumper i henhold til ovennevnte system (av Moineau-typen) som oljeproduksjons-pumper, er mange: pumping av meget viskøse fluida og fluida med et høyt gass- innhold,
laminær og stabil strømning i pumpen, uten pulsering, fluidet blir ikke emulgert og det dannes ikke noen gasslåsning,
fravær av ventiler som er punkter følsomme for slitasje,
og er en kilde til svikt i stangpumper,
ingen funksjonsproblemer i brønner som er sterkt skrått-liggende, hvilket står i motsetning til stangpumper,
nøyaktig tilpasning av pumpeytelsen til brønnens produksjon, da det dreier seg om en volumetrisk pumpe hvor ut-gangsmengden kan ansees å være proporsjonal med rotasjonshastigheten,
virkning ved konstant og ofte meget lav belastning eller
trykkforskjell (utbalansert pumpe), høy ytelse,
enkel og robust konstruksjon,
sterkt redusert utstyr på overflaten,
klart mindre vedlikehold enn ved stangpumper.
En slik pumpe vil være spesielt fordelaktig på alle felter med tung olje som inneholder gass og hvor ytelsen ligger under 100 - 200 kubikkmeter pr. dag.
Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for styring som muliggjør en automatisert og selvjusterende funksjon av en roterende pumpe neddykket i et fluidum, særlig når pumpen benyttes neddykket for oljeproduksjon, idet fremgangsmåten tillater at pumpen holdes dynamisk og konstant men reguler-bart neddykket.
Et annet formål med denne oppfinnelse er å tilveiebringe en pumpeinstallasjon for utførelse av fremgangsmåten.
I henhold til sitt første formål angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for styring av en roterende pumpe neddykket i et fluidum som produseres av en brønn, hvilken pumpe settes i rota-sjon av en motor med variabel hastighet, og hvor det nye og sær-egne består i at rotasjonshastigheten av motoren påvirkes i av-hengighet av trykkdifferansen Ap som foreligger mellom det fluidumtrykk som måles nær pumpen og brønnens produksjonstrykk.
Ifølge denne fremgangsmåte økes videre rotasjonshastigheten av pumpen når differansen Ap er positiv og hastigheten reduseres når differansen er negativ, inntil det blir oppnådd et likevektspunkt hvor differansen er lik null.
Fortrinnsvis er variasjonen av pumpens hastighet som funk-
sjon av differansen Ap, lineær.
For å gjøre denne fremgangsmåte selvinnstillbar defineres det en referanseverdi for fluidumtrykket nær pumpen, idet fremgangsmåten da erkarakterisert vedat når det nevnte likevektspunkt er oppnådd ved et trykk høyere enn referansetrykket økes vilkårlig motorens hastighet i en viss tid, deretter reduseres denne hastighet som funksjon av differansen Ap inntil likevektspunktet er oppnådd, og denne operasjon gjentas det antall ganger som er nødvendig for at likevektspunktet skal tilsvare et trykk lavere enn referanseverdien.
Brønnens produksjonstrykk P er gitt ved formelen:
hvor:
P_ = trykket i feltet eller formasjonen i hvilke
Q = utgangsstrømning fra pumpen som funksjon av motorens
rotasjonshastighet
I P= brønnens produktivitetsindeks
I henhold til sitt annet formål går oppfinnelsen ut på en anordning for utnyttelse av et neddykket aggregat omfattende en roterende pumpe koblet til en elektromotor. Denne anordning omfatter i kombinasjon i det minste en roterende pumpe, en drivmotor for pumpen med en hastighet som er i det vesentlige proporsjonal med frekvensen av den elektriske strøm som tilføres motoren, og en innretning for automatisk regulering av utgangs-strømningen fra pumpen, hvilken innretning omfatter i det minste en trykktransduser som avgir et elektrisk målesignal knyttet til det dynamiske neddykningsnivå for pumpen under drift, og en elektrisk kretsanordning for behandling av målesignalet og styring av frekvensen av den strøm som leveres til drivmotoren for pumpen, som funksjon av verdien av det nevnte målesignal.
Fortrinnsvis er pumpen en volumetrisk skruepumpe.
Oppfinnelsen skal forklares nærmere i den følgende be-skrivelse av en utførelsesform, uten at dette skal ansees begrensende, og under henvisning til tegningene, hvor: figur 1 viser et aggregat som kan brukes til oljeproduksjon, bestående av en skruepumpe og en elektrisk drivmotor,
figur 2 viser statoren i pumpen, med et elastomer-belegg,
figur 3 viser skjematisk en pumpe dannet av to skruepumpe-deler anordnet i parallell,
figur 4 viser skjematisk en kobling anbragt mellom pumpen
og drivmotoren,
figur 5 viser skjematisk anordningen ifølge oppfinnelsen
plassert i en oljebrønn under produksjon, og
figur 6 er et diagram som illustrerer funksjonen av anordningen .
Det neddykkede motor-pumpe-aggregat som anvendes i anordningen ifølge oppfinnelsen, omfatter i henhold til figur 1 og regnet ovenfra og nedad: en hydraulisk seksjon 1, dvs. den egentlige pumpe, dannet
av deler la og lb anordnet i parallell,
en elektrisk asynkron motor 2 med sin oljereserve og sitt kompensasjonssystem.
Den egentlige pumpen består i hovedsaken av:
en rotor 3a og 3b bestående av en utvendig skruegjenge med
sirkulært tverrsnitt presisjonsfremstilt av høyfast stål,
en stator 4a og 4b bestående av en dobbelt innvendig skrue av stål tilformet eller maskinert med stor nøyaktighet og innvendig belagt med en elastomer 5 som har høy motstands-evne mot mekanisk slitasje og angrep fra oljefluida.
Når rotoren dreies inne i statoren frembringes det hulrom som forblir av samme form når de forskyves fra innløpet mot ut-løpet. Virkningen er så og si som en skruetransportør. Tet-ningen mellom rotor og stator gjør det mulig å opprettholde volumet av det fluidum som befordres av pumpen, tilsvarende en stang- eller stempelpumpe med kontinuerlig stigning.
Etter dette prinsipp blir det oppnådd en pumpe med følgende egenskaper:
reversibel og selvsugende,
uten ventiler,
regelmessig utgangsstrømning uten pulsering, slag eller
støt av noen art,
en evne til uten forringelse å befordre meget varierende produkter fra meget lettflytende til meget tungtflytende produkter.
Figur 1 viser en skjematisk oversikt over hele pumpen. Figur 2 viser i snitt en stator 4 hvis innvendige vegger er belagt med en optimal tykkelse av en elastomer 5. Denne konstruksjon tillater: en bedre bortledning av varme/temperatur gjennom statoren,
en stiv og ikke-deformerbar profil,
en bedre volumetrisk ydelse,
en minimal utbulning av elastomeren.
Rotoren er underkastet en spesiell metalliseringsbehandling slik at: det blir minimal slitasje som følge av transport av fluida
inneholdende faste partikler, og
friksjonskoeffisienten mellom rotor og stator reduseres til et minimum.
Rotoraksen som er eksentrisk i forhold til pumpeaksen innebærer at rotoren er forbundet med motorakselen gjennom en kobling generelt bestående av en akseltapp 6 og universalkoblinger 7 .
Den hydrauliske del av pumpen består i hovedsaken av rotoren og statoren, med innløp nedentil på pumpen og utløp oventil i et produksjonsrør e.l.
En av særegenhetene ved en slik pumpe er at den frembringer høye overtrykk på en kort lengde av pumpens hoveddel eller hus. F.eks. blir det oppnådd et overtrykk på 120 bar med en rotor/ stator-anordning som er 1,20 m lang.
Pumpens hoveddel 8 kan være utført med en rotor/stator av dobbelt lengde, eller det kan monteres to rotor/stator-enheter i rekke. I dette tilfelle blir det avstedkommet et fordoblet overtrykk (240 bar i det angitt eksempel) ved samme utgangs-strømning eller avgitt fluidum-mengde.
Pumpen kan videre konstrueres med to rotor/stator-enheter montert over hverandre (figur 3) og med motsatt stigning samt
innbyrdes forbundet ved hjelp av eksenterkoblinger 9.
I dette tilfelle skjer innløpet;gjennom åpninger 10a og 10b plassert ved de to ender og utløpet gjennom en åpning 11 plassert midt på pumpen, mens kanaler 12 mellom den øvre stator 4b og pumpehuset tillater overføring av fluidum til produk-sjonsrøret 13 gjennom et perforert rør 14 som hindrer at bore-kaks faller ned i pumpen.
De to par av rotor/stator-enheter 3a, 4a og 3b, 4b har motsatt stigning (venstre henholdsvis høyre) i det eksempel som er vist på figur 3.
En sikkerhetsventil 15 plassert over pumpen 1 tillater følgende funksjoner: tømming og fylling av produksjonsrøret 13 under hevning og
senkning av pumpen,
en beskyttelse mot overbelastninger,
tilbakeføring av utgangsstrømningen fra pumpen i produk-sjonsbrønnen i tilfelle av utilstrekkelig strømningsmengde eller for høyt GOR-forhold.
Den anordning som dannes av rotorene og deres koblings-organer understøttes i pumpehoveddelen 8 ved hjelp av et system av brystninger eller anslag 16.
I henhold til en fordelaktig utførelsesform er den elektromotor 2 som tjener til å drive pumpen, en oljefylt motor for trefaset asynkron drift og med kortslutningsrotor.
Eksisterende aktuelle motorer har fire poler og en rotasjonshastighet på 1500 omdreininger pr. minutt når de drives med vekselstrøm av frekvens 50 Hz.
Det vil også kunne brukes motorer med 6 poler.
Med en motor som arbeider ved bunnen av en oljebrønn i produksjon, blir denne satt under samme trykk som brønnfluidet. Denne opprettholdelse av trykkutbalansering kan oppnås ved hjelp av to elementer (figur 1): en sperreinnretning 17 plasert mellom pumpen 1 og elektro motoren 2,
en kompensator 18 forbundet med den nedre del av elektromotoren 2.
Sperreinnretningen 17 hindrer at fluidum fra pumpen kommer inn i motoren. Det etableres en grenseflate av naturlig'fluidum mellom pumpen og motoren. Dette fluidum holdes hele tiden på samme trykk som pumpeutgangsstrømningen ved hjelp av en membran-innretning. Denne innretning tillater også kompensasjon for eventuelle tap av naturlig fluidum som kan oppstå, og den påvirkes av oljen i motoren som selv blir holdt på samme trykk som utgangsstrømningen i brønnen, ved hjelp av kompensatoren 18.
Det brukes med fordel en sentrifugalkobling 19 (figur 4) som gjør det mulig å starte pumpen 1 med maksimalt dreiemoment på motoren 2. Sentrifugalkraften siver ut fra motorakselen 20 to haker 21, 22 mot virkningen av en holdefjær 23. Hakene griper så mot to plane flater 21a og 22a på akselen 24 for motoren 1.
Figur 5 viser skjematisk hele anordningen ifølge oppfinnelsen, hvor det aggregat som består av pumpen 1 og dennes drivmotor 2 er plassert i en oljebrønn 25, ved den nedre del av produksjonsrøret 13, gjennom hvilket den oljen som leveres av pumpen 1 er beregnet til å strømme.
Elektromotoren 2 mates med elektrisk energi fra en trans-formator 26 plassert ved overflaten, gjennom en elektrisk for-syningskabel 27 hvis nedre ende 27a er forbundet med motoren 2 slik det fremgår av figur 1.
Ved toppen av skruepumpen 1 er det festet en trykk- og temperaturtransduser 28 som levererer elektriske målesignaler til overflaten gjennom en elektrisk kabel 29 for data- eller informasjonsoverføring. Kabelen 29 er på overflaten forbundet med behandlingskretser for målesignalet, nemlig en mikro-prosessor 30 hvis kretser er elektrisk forbundet med et styre-panel 31.
Trykk- og temperaturtransduseren 28 er f.eks. en strekk-lapp-transduser med høy oppløsning tilforordnet elektroniske kretser nede i brønnen for å gjøre det mulig å avgi signaler som representerer det målte trykk i det ringformede rom på høyde med transduseren. Dette trykk står i direkte relasjon til innsugningstrykket for pumpen 1 (det avviker bare med en konstant fra dette insugningstrykk). De elektroniske kretser nede i brønnen i tilknytning til transduseren 28 er likeledes innrettet til å levere signaler som representerer den temperatur som transduseren er utsatt for.
De elektriske signaler som representerer henholdsvis trykket.; og temperaturen kan f.eks. overføres til overflaten gjennom kabelen 29 ved frekvensmodulering av en bærebølge, idet de data som tilsvarer henholdsvis trykk og temperatur f.eks. overføres vekselvis i form av signaler med motsatt polaritet, hvilket gjør det mulig lett å skjelne mellom disse på overflaten .
Kabelen 29 kan utnyttes ikke bare til å overføre informa-sjon fra transduseren 28, men også til strømforsyning for de neddykkede elektroniske kretser som er tilforordnet transduseren .
Mikroprosessoren 30 avgir styresignaler U gjennom en kabel 32 til en frekvensvariator-enhet 33 som mates med trefasestrøm gjennom en kabel 34 forbundet med et elektrisk strømforsynings-nett med fast frekvens (f.eks. 50 eller 60 Hz).
Frekvensvariatoren 33 omfatter et reguleringsorgan 35 av "rippeltypen" koblet til transformatoren 26 som mater den neddykkede elektromotor 2 med trefasestrøm av regulerbar frekvens gjennom forsyningskabelen 27.
De signaler vedrørende trykk og temperatur som leveres av transduseren 28 og føres til overflaten gjennom kabelen 29, behandles av mikroprosessoren 30. På grunnlag av disse målesignaler og referanseverdier avgir denne til frekvensvariatoren 33 et styresignal U hvis størrelse kan variere f.eks. mellom 0
og 10 volt.
Frekvensvariatoren 33 er innrettet til å mate motoren 2 med elektrisk strøm hvis frekvens er proporsjonal med styrespenningen U, og rotasjonshastigheten av motoren 2 øker proporsjonalt med frekvensen av den tilførte matestrøm.
Mikroprosessoren 30 omfatter kretser til å lagre en referanseverdi P^for trykket på nivået av transduseren 28, hvilken verdi svarer til det ønskede neddykningsnivå for pumpen 1 i brønnen, og reguleringskretser som sammenligner dette referansetrykk med det virkelige trykk PR som måles i brønnen ved hjelp av transduseren 28 og overføres til mikroprosessoren 30 gjennom kabelen 29 (dette trykk korrigeres for å ta hensyn til temperaturen på nivå med transduseren 28 og mikroprosessoren 30 kan angi denne temperaturverdi).
Mikroprosessoren 30 omfatter kretser for frembringelse av
et styresignal U som er forbundet med transduseren 28 gjennom frekvensvariatoren 33.
Uvis sammenligning mellom verdiene P„ og P i mikroprosessoren indikerer at væskenivået i det ringformede rom i brønnen 25 blir høyere enn det ønskede neddykningsnivå for pumpen, er mikroprosessoren 30 innrettet til å avgi gjennom kabelen 32 til frekvensvariatoren 33 en spenning med høyere verdi. Dette øker frekvensen av matestrømmen til motoren 2 og øker følgelig rotasjonshastigheten av motor/pumpe-aggregatet 1-2. Hvis omvendt væskenivået i brønnen blir lavere enn det som svarer til verdien av referansetrykket Pg gir mikroprosessoren 30 beskjed til reguleringsorganet 35 om å avgi til forsyningskabelen 27 en elektrisk strøm med lavere frekvens, hvilket reduserer rotasjonshastigheten av pumpen 1.
Reguleringen holder verdien av det målte trykk ved transduseren 28 mellom verdien P^ og en verdi P,, som er litt
C ^ Alarm
lavere.
Anordningen omfatter også innretninger 30,32,33 for regulering av rotasjonshastigheten av motoren 2 ved regulering av frekvensen av den elektriske strøm som tilføres motoren.
Da pumpen 1 er en volumetrisk pumpe er følgelig utgangs-strømningen fra denne i hovedsaken proporsjonal med verdien av styrespenningen U, og denne utgangsstrømning kan automatisk reguleres etter brønnens produksjon eller ytelse.
For å beskytte rippel -enheten 3 5 i frekvensvariatoren 33 mot for plutselig start omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen innretninger til elektrisk avledning for å tillate forbikobling av rippel-enheten 3 5 ved start og matning av motoren 2 direkte med trefasestrøm levert fra strømforsyningsnettet ved 34.
Under disse betingelser skjer startingen av pumpen 1 med dennes maksimale hastighet ved maks svarende til maksimal ut-gangsstrømning .
Under den forutsetning at dimensjoneringen av pumpen er korrekt begynner så væskenivået i brønnen å avta fra et opp-rinnelig nivå svarende til verdien P^av det trykk som måles av transduseren 28, før det igangsettes regulering med mikroprosessoren 30. Denne funksjon trer inn når væskenivået i brønnen er lavere enn en verdi som svarer til en trykkverdi P^målt av transduseren 23, hvilken verdi, som betegnes "til- nærmingstrykk" legges i et lager i mikroprosessoren 30. Verdiene Pc,<P>^ Ma^s<»><P>K °<9>pA såvel som de øvrige trykkverdier som er definert nedenfor kan avleses på styrepanelet 31.
I det følgende skal det henvises til diagrammet på figur 6, hvor abscissen angir utgangsstrømningen fra pumpen 1, som kan variere mellom verdien Q mi. n svarende til den minste rotasjJons-hastighet ved min og verdien Q maK , s svarende til den maksimale rotasjonshastighet V maK , s av pumpen. Ordinaten på diagrammet viser verdien P av det målte trykk på nivå av transduseren 28, hvilken verdi er knyttet til væskehøyden over nivået av transduseren.
Ytelses- eller strømningskarakteristikken for en brønn i produksjon er som følger:
hvor
er brønnens ytelse
lp er produktivitetsindeksen for brønnen (denne indeks varierer lite over tid og den antas å være konstant under levetiden av en pumpe),
PGer trykket i feltet eller formasjonen i hvilke, og P er det trykk som hersker i brønnen på nivå av de geo-logiske lag som utnyttes (P = P„ + Ogh når p^er det trykk som måles av transduseren 28 på en høyde h over laget og P er densiteten av fluidet i brønnen mens g er tyngdens aksellerasjon).
Ettersom pumpen 1 er en volumetrisk pumpe har den følgende kjennetegn:
(2) Q2= kV, hvor
Q_ er pumpens ytelse
V er pumpens rotasjonshastighet, og
k er en proporsjonalitetskoeffisient.
Nivået i brønnen er stabilt hvis verdiene og gitt av ligningene (1) og (2) ovenfor er like, dvs. når
Det nivå hvor pumpen er neddykket i den væske som fyller ringrommet i brønnen, er således direkte knyttet til rotasjonshastigheten V av pumpen 1 og kan holdes konstant på den ønskede verdi til tross for eventuelle variasjoner av P^, k og
V
For å oppnå en god utnyttelse av pumpen 1 er imidlertid dennes rotasjonshastighet V begrenset ved de to verdier V .
->^ ^ min
0<^ Vmaks"
To andre trykkverdier lagres i mikroprosessoren 30, dvs. spesielt: P alarm: når trykket er under dette trykk utløses en alarm
(for lavt nivå i brønnen).
P stopp: det trykk ved hvilket mikroprosessoren stopper pumpen.
De respektive nivåer svarende til de forskjellige trykkverdier som er definert ovenfor, er angitt i den skjematiske fremstilling på figur 5.
I diagrammet på figur 6 er kurven J" , som er i det vesentlige rettlinjet, den karakteristiske produksjonskurve for brøn-nen definert i hovedsaken ved følgende relasjon
Mikroprosessoren 30 er innrettet til å styre funksjonen av pumpen på følgende måte (figur 6):
Fase 1
Start av pumpen ved maksimal hastighet, dvs. maksimal utgangsstrømning ved tilkobling av forsyningskabelen 27 direkte til nettet 34.
Væskenivået i brønnen senkes og det trykk P IN. som måles av transduseren 28 avtar til P^.
Man følger linjestykket 0 - A i diagrammet på figur 6.
Når trykket P^er nådd gir mikroprosessoren 30 kommando om overgang til den følgende arbeidsfase.
Fase 2
Mikroprosessoren 30 bestemmer den rette linje A som for- binder punktet med koordinater (Q = 0 ; P = P stopp) med punktet A og styrer deretter ved hjelp av signalet U som på-trykkes frekvensvariatoren 33, senkningen av pumpens rotasjonshastighet slik at arbeidspunktet forskyves langs A(Figur 6). Derved kommer man til det stabile arbeidspunkt B som ligger på kurven f hvor pumpens utgangsmengde er lik brønnens ytelse. Denne fase forløper med suksessive trinn og nødvendiggjør frem-bringelsen av et stabilitetskriterium.
Fase 3
Punktet B ligger ikke i den ønskede sone mellom P. og P ,
^ C ^ alarm Mikroprosessoren øker verdien av pumpens rotasjonshastighet
med en gitt størrelse som er definert på forhånd (f.eks. 200 omdreininger pr. minutt). Likesom i den foregående fase 2 gir
mikroprosessoren beskjed om senkning av pumpens rotasjonshastighet slik at arbeidspunktet forskyves langs den nye rette hastig-hetslinjeA'. Derved kommer man til et likevektspunkt C og fa- : sene B og C (punktene D, E...F) blir gjentatt inntil det blir
oppnådd et stabilt arbeidspunkt F i intervallet mellom P^, °g alarm
Når produksjonskarakteristikkene varierer (tilstopning, slitasje av pumpen ...) kan trykket PKkomme utenom sonen Pc, Palarm"Reguleringen gjenopptar da sin funksjon for å finne
et nytt stabilt arbeidspunkt i intervallet (P~, P ,
2 cC alarm
I den beskrevne utførelsesform er den anvendte pumpe en volumetrisk skruepumpe ved hvilken man kan anse utstrømnings-mengden som proporsjonal med rotasjonshastigheten. Oppfinnelsen er imidlertid anvendbar ved enhver type av pumpe hvis utgangs-strømning ikke er proporsjonal med hastigheten. Det vil da være tilstrekkelig a erstatte de rette hastighetslinjer A og A' med kurver som angir utgangsstrømningen som funksjon av motorens rotasjonshastighet .

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for styring av en roterende pumpe som er neddykket i et fluidum produsert av en brønn, hvilken pumpe drives av en motor med variabel hastighet, karakterisert ved at motorens rotasjonshastighet påvirkes i av-hengighet av den trykkdifferanse A P som hersker mellom fluidumtrykket målt i nærheten av pumpen og brønnens produksjonstrykk, hvilket produksjonstrykk P er gitt ved formelen:
hvor : P„ = trykket i feltet eller formasjonen i hvile Q = pumpens utgangsstrømning som funksjon av motorens rotasjonshastighet lp = brønnens produktivitetsindeks.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpens rotasjonshastighet økes når trykkdifferansen A P er positivt og rotasjonshastigheten nedsettes når trykkdifferansen er negativ, inntil det blir oppnådd et likevektpunkt hvor trykkdifferansen er lik null.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at pumpens hastighetsvariasjon som funksjon av trykkdifferansen Ap er i det vesentlige lineær.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, ved hvilken det er definert en referanseverdi for fluidumtrykket i nærheten av pumpen, karakterisert ved at når det nevnte likevektspunkt blir oppnådd for et trykk høyere enn referansetrykket, økes motorhastigheten i en viss tid, deretter senkes motorhastigheten som funksjon av trykkdifferansen AP inntil likevektspunktet blir oppnådd, og denne operasjon blir gjentatt det antall ganger som er nødvendig for at likevektspunktet skal tilsvare et trykk lavere enn referanseverdien.
5. Anordning særlig anvendbar til å pumpe et fluidum som er meget viskøst og/eller inneholder en betydelig andel gass, spesielt for oljeproduksjon, omfattende et aggregat neddykket i fluidet og med i det minste en trykkpumpe koblet til en elektrisk drivmotor, hvilken pumpe har i det minste én innløps-åpning og i det minste én åpning som kommuniserer med en ut-strømningsledning for fluidet, karakterisert ved at den omfatter i kombinasjon i det minste en volumetrisk roterende skruepumpe (1) og en motor (2) som driver pumpen med en rotasjonshastighet som er i det vesentlige proporsjonal med frekvensen av en elektrisk strøm som tilføres motoren, og innretninger for automatisk regulering av den utgangsstrømning som leveres av pumpen, hvilke innretninger omfatter i det minste en trykktransduser (28) som avgir et elektrisk målesignal knyttet til det dynamiske neddykningsnivå av pumpen under arbeide, og en elektrisk kretsanordning (30) for behandling av måle- og styresignalet (33) for frekvensen av den elektriske strøm som tilføres drivmotoren for pumpen (1), som funksjon av verdien av det nevnte målesignal.
6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter en innretning (28) til å måle temperaturen på nivå med transduseren.
7. Anordning ifølge et av kravene 5 eller 6, karakterisert ved at den elektriske kretsanordning (30) omfatter lagerkretser for et referansetrykk som representerer et dynamisk neddykningsnivå (Pq) som er fastsatt for pumpen, og en innretning (30, 32, 33) for regulering av rotasjonshastigheten av drivmotoren (2) for pumpen (1) ved regulering av frekvensen av den strøm som tilføres drivmotoren.
8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den elektriske kretsanordning omfatter kretser (30) for frembringelse av et styresignal (U), som er forbundet (29) med trykktransduseren (28) og (32) med en frekvensvariatorkrets (33) omfattende et regulatororgan (26) som til drivmotoren (2) avgir en elektrisk strøm hvis frekvens er en funksjon av verdien av det nevnte styresignal (U).
9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den elektriske kretsanordning (30) er innrettet til forbigående å utkoble regulatororganet (26) ved starting, ved å iverksette matningen av drivmotoren (2) med elektrisk strøm hvis frekvens i hovedsaken svarer til den maksimale rotasjonshastighet av pumpen (1), og omfatter lagerkretser for en terskelverdi eller tilnærmingsverdi (P,) for det trykk som måles av transduseren (28) slik at en senkning av trykket under denne terskelverdi (Pa ) bevirker innkobling av regulatororganet (26).
NO843486A 1983-09-12 1984-08-31 Fremgangsmaate for styring av en pumpe og anordning for pumping saerlig av et meget viskoest fluidum e.l NO843486L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8314589A FR2551804B1 (fr) 1983-09-12 1983-09-12 Dispositif utilisable notamment pour le pompage d'un fluide tres visqueux et/ou contenant une proportion notable de gaz, particulierement pour la production de petrole

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO843486L true NO843486L (no) 1986-03-13

Family

ID=9292193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO843486A NO843486L (no) 1983-09-12 1984-08-31 Fremgangsmaate for styring av en pumpe og anordning for pumping saerlig av et meget viskoest fluidum e.l

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4718824A (no)
JP (1) JPS60156989A (no)
CA (1) CA1262483A (no)
ES (1) ES535836A0 (no)
FR (1) FR2551804B1 (no)
GB (2) GB2146462B (no)
IT (1) IT1175714B (no)
NL (1) NL8402760A (no)
NO (1) NO843486L (no)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6119990A (ja) * 1984-07-06 1986-01-28 Kowa Chika Kensetsu Kk 消雪装置
US5417281A (en) * 1994-02-14 1995-05-23 Steven M. Wood Reverse Moineau motor and pump assembly for producing fluids from a well
US6183226B1 (en) 1986-04-24 2001-02-06 Steven M. Wood Progressive cavity motors using composite materials
US5611397A (en) * 1994-02-14 1997-03-18 Wood; Steven M. Reverse Moineau motor and centrifugal pump assembly for producing fluids from a well
GB8707306D0 (en) * 1987-03-26 1987-04-29 British Petroleum Co Plc Underwater oilfield separator
FR2617534A1 (fr) * 1987-06-30 1989-01-06 Inst Francais Du Petrole Dispositif de pompage d'un fluide dans le fond d'un puits
US5195880A (en) * 1988-09-30 1993-03-23 Gd-Anker Gmbh Eccentric screw pump with reversible rotor
JP2619022B2 (ja) * 1988-10-31 1997-06-11 株式会社東芝 流体機械
US5171138A (en) * 1990-12-20 1992-12-15 Drilex Systems, Inc. Composite stator construction for downhole drilling motors
FR2685738B1 (fr) * 1991-12-27 1995-12-08 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif permettant d'optimiser le transfert par pompage d'effluents polyphasiques.
FR2685737A1 (fr) * 1991-12-27 1993-07-02 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif permettant d'optimiser le transfert par pompage d'effluents polyphasiques.
DE4244417A1 (de) * 1992-12-30 1994-07-07 Wilo Gmbh Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten einer Tauchmotorpumpe
US5759019A (en) * 1994-02-14 1998-06-02 Steven M. Wood Progressive cavity pumps using composite materials
US5518371A (en) * 1994-06-20 1996-05-21 Wells, Inc. Automatic fluid pressure maintaining system from a well
US5474601A (en) * 1994-08-02 1995-12-12 Conoco Inc. Integrated floating platform vertical annular separation and pumping system for production of hydrocarbons
US5925825A (en) * 1994-10-05 1999-07-20 Franklin Electric Co., Inc. Clamp and cup securing strain gauge cell adjacent pressure transmitting diaphragm
US5863185A (en) * 1994-10-05 1999-01-26 Franklin Electric Co. Liquid pumping system with cooled control module
US5501580A (en) * 1995-05-08 1996-03-26 Baker Hughes Incorporated Progressive cavity pump with flexible coupling
GB2303226A (en) * 1995-07-13 1997-02-12 Itt Ind Ltd Liquid level control system
WO1997008459A1 (en) * 1995-08-30 1997-03-06 Baker Hughes Incorporated An improved electrical submersible pump and methods for enhanced utilization of electrical submersible pumps in the completion and production of wellbores
US5857589A (en) * 1996-11-20 1999-01-12 Fluid Research Corporation Method and apparatus for accurately dispensing liquids and solids
US6174136B1 (en) 1998-10-13 2001-01-16 Liquid Metronics Incorporated Pump control and method of operating same
US6280147B1 (en) 1998-10-13 2001-08-28 Liquid Metronics Incorporated Apparatus for adjusting the stroke length of a pump element
US6264432B1 (en) 1999-09-01 2001-07-24 Liquid Metronics Incorporated Method and apparatus for controlling a pump
EP1085210A3 (de) * 1999-09-13 2004-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Pumpe mit Temperatursensor im Gehäuse
US6388353B1 (en) 2000-03-30 2002-05-14 Camco International, Inc. Elongated permanent magnet synchronous motor
CN1503879A (zh) * 2001-04-24 2004-06-09 Cdx天然气有限公司 流体控制泵工作系统和方法
US6497556B2 (en) 2001-04-24 2002-12-24 Cdx Gas, Llc Fluid level control for a downhole well pumping system
US6604910B1 (en) * 2001-04-24 2003-08-12 Cdx Gas, Llc Fluid controlled pumping system and method
DE50108332D1 (de) * 2001-10-30 2006-01-12 Grundfos As Tauchmotorpumpe
US7935415B1 (en) * 2002-04-17 2011-05-03 Conductive Composites Company, L.L.C. Electrically conductive composite material
GB2399864A (en) * 2003-03-22 2004-09-29 Ellastar Ltd A system and process for pumping multiphase fluids
CA2543554C (en) * 2003-10-27 2010-03-09 Dyna-Drill Technologies, Inc. Asymmetric contouring of elastomer liner on lobes in a moineau style power section stator
US7517202B2 (en) * 2005-01-12 2009-04-14 Smith International, Inc. Multiple elastomer layer progressing cavity stators
US20070196229A1 (en) * 2006-02-20 2007-08-23 Baker Hughes Incorporated Gear pump for pumping abrasive well fluid
JP5202951B2 (ja) * 2007-05-08 2013-06-05 古河電気工業株式会社 光ファイバの製造方法および光ファイバの製造装置
FR2920817B1 (fr) * 2007-09-11 2014-11-21 Total Sa Installation et procede de production d'hydrocarbures
FR2925569B1 (fr) * 2007-12-20 2010-01-22 Total Sa Procede de conduite d'un puits de production d'hydrocarbures
US7941906B2 (en) * 2007-12-31 2011-05-17 Schlumberger Technology Corporation Progressive cavity apparatus with transducer and methods of forming and use
WO2009146714A1 (en) * 2008-06-02 2009-12-10 Montanuniversität Leoben A pumping system and a method for pumping fluids
US8042612B2 (en) * 2009-06-15 2011-10-25 Baker Hughes Incorporated Method and device for maintaining sub-cooled fluid to ESP system
US9393648B2 (en) 2010-03-30 2016-07-19 Smith International Inc. Undercut stator for a positive displacment motor
US9388940B2 (en) 2010-11-29 2016-07-12 Lincoln Industrial Corporation Variable speed stepper motor driving a lubrication pump system
US8844679B2 (en) 2010-11-29 2014-09-30 Lincoln Industrial Corporation Pump having venting and non-venting piston return
US9222618B2 (en) 2010-11-29 2015-12-29 Lincoln Industrial Corporation Stepper motor driving a lubrication pump providing uninterrupted lubricant flow
US8892372B2 (en) 2011-07-14 2014-11-18 Unico, Inc. Estimating fluid levels in a progressing cavity pump system
US8915331B2 (en) 2011-09-29 2014-12-23 Lincoln Industrial Corporation Battery powered, handheld lubrication gun with display
US9086186B2 (en) 2011-10-14 2015-07-21 Lincoln Industrial Corporation System having removable lubricant reservoir and lubricant refilling station
US9341173B2 (en) 2011-12-20 2016-05-17 Lincoln Industrial Corporation Lance pump with a ram
US9239044B2 (en) * 2012-03-19 2016-01-19 Lincoln Industrial Corporation Lance pump having horizontally mounted stepper/servo motor
US9140246B2 (en) 2012-03-19 2015-09-22 Lincoln Industrial Corporation Lance pump having vertically mounted stepper motor
US9127809B2 (en) 2012-04-19 2015-09-08 Lincoln Industrial Corporation Multi-chamber pump system
US8978825B2 (en) 2012-04-19 2015-03-17 Lincoln Industrial Corporation Dual-line pump unit, lubrication system, and related apparatus and method
AU2014233548A1 (en) * 2013-09-25 2015-04-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of removing wellbore fluid from well and water removal well
US9671065B2 (en) 2013-10-17 2017-06-06 Lincoln Industrial Corporation Pump having wear and wear rate detection
CN104696215B (zh) * 2013-12-06 2017-06-06 中国石油天然气股份有限公司 井下直驱螺杆泵的智能控制装置及其操作方法
US10287829B2 (en) 2014-12-22 2019-05-14 Colorado School Of Mines Method and apparatus to rotate subsurface wellbore casing
CN105065258A (zh) * 2015-07-16 2015-11-18 王海燕 一种直驱螺杆泵井智能监测与远程控制一体化装置
US10612381B2 (en) 2017-05-30 2020-04-07 Reme Technologies, Llc Mud motor inverse power section
DE102017121778A1 (de) 2017-09-20 2019-03-21 Lutz Pumpen Gmbh Vorrichtung zur Erfassung eines Mediendrucks
US10627266B2 (en) * 2017-09-27 2020-04-21 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Flowmeter with discontinuous helicoid turbine
US10927625B2 (en) 2018-05-10 2021-02-23 Colorado School Of Mines Downhole tractor for use in a wellbore
US11205896B2 (en) 2018-11-21 2021-12-21 Black & Decker Inc. Solar power system
CN110630236B (zh) * 2019-09-12 2021-11-30 四川宏华电气有限责任公司 一种基于压裂工艺的压裂泵机组过程控制方法及系统
DE102020133760A1 (de) * 2020-12-16 2022-06-23 Leistritz Pumpen Gmbh Verfahren zur Förderung eines Fluids durch eine Schraubenspindelpumpe und Schraubenspindelpumpe
MX2024002416A (es) 2021-08-26 2024-08-22 Colorado School Of Mines Sistema y metodo para recolectar energia geotermica de una formacion subterranea.
CN118442041B (zh) * 2024-07-04 2024-09-24 新疆胜新复合材料有限公司 深井举升系统优化控制方法及系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2976807A (en) * 1956-10-02 1961-03-28 Perfect Circle Corp Electric motor-driven pump installation
US3203350A (en) * 1962-11-05 1965-08-31 Robbins & Myers Helical multiple pump
US3551072A (en) * 1969-01-31 1970-12-29 Ladish Co Variable speed motor driven pumping system
US3568771A (en) * 1969-04-17 1971-03-09 Borg Warner Method and apparatus for lifting foaming crude by a variable rpm submersible pump
US3751192A (en) * 1971-04-12 1973-08-07 Borg Warner Submersible pump drive system
US3677665A (en) * 1971-05-07 1972-07-18 Husky Oil Ltd Submersible pump assembly
US3802803A (en) * 1971-10-13 1974-04-09 A Bogdanov Submersible screw pump
US3965983A (en) * 1974-12-13 1976-06-29 Billy Ray Watson Sonic fluid level control apparatus
JPS602520B2 (ja) * 1976-10-22 1985-01-22 豊田工機株式会社 無段変速機付ポンプ装置
US4177649A (en) * 1977-11-01 1979-12-11 Borg-Warner Corporation Surge suppression apparatus for compressor-driven system
US4284943A (en) * 1979-02-13 1981-08-18 Electric Machinery Mfg. Company Apparatus and method for controlling the speed of an induction motor in a closed-loop system
US4370098A (en) * 1980-10-20 1983-01-25 Esco Manufacturing Company Method and apparatus for monitoring and controlling on line dynamic operating conditions
DE3225141C2 (de) * 1982-07-06 1984-12-20 Grundfos A/S, Bjerringbro Drehzahlgeregeltes Pumpenaggregat
US4518318A (en) * 1983-07-07 1985-05-21 Grundfos A/S Pumping sets

Also Published As

Publication number Publication date
IT8422639A0 (it) 1984-09-12
GB2187310B (en) 1988-06-15
GB2146462A (en) 1985-04-17
ES8603029A1 (es) 1985-12-01
GB2187310A (en) 1987-09-03
GB8705992D0 (en) 1987-04-15
FR2551804B1 (fr) 1988-02-05
GB2146462B (en) 1988-07-27
CA1262483A (fr) 1989-10-24
JPS60156989A (ja) 1985-08-17
FR2551804A1 (fr) 1985-03-15
GB8422293D0 (en) 1984-10-10
IT1175714B (it) 1987-07-15
US4718824A (en) 1988-01-12
ES535836A0 (es) 1985-12-01
NL8402760A (nl) 1985-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO843486L (no) Fremgangsmaate for styring av en pumpe og anordning for pumping saerlig av et meget viskoest fluidum e.l
US10151318B2 (en) Omnirise hydromag “variable speed magnetic coupling system for subsea pumps”
RU2706897C2 (ru) Способ работы для насоса, в особенности для мультифазного насоса, и насос
NO319172B1 (no) Fremgangsmate og anordning for regulering av en flerfase-pumpeenhet
US12044084B2 (en) Hydraulically driven downhole self-propelling wireline tool string
US12116854B2 (en) Downhole self-propelling wireline tool
NO332973B1 (no) Trykkreguleringssystem for motor- og pumpebarrierefluider med differensialtrykkstyring
RU2673477C2 (ru) Система винтового насоса с гидромуфтой
RU2016252C1 (ru) Способ управления работой насосной установки в скважине
US20140102805A1 (en) Direct Drive Fluid Pump for Subsea Mudlift Pump Drilling Systems
NO20141416A1 (no) Fremgangsmåte og system for regulering av fluid
US20150083407A1 (en) Method of removing wellbore fluid from well and water removal well
WO2011019958A2 (en) System and method for a direct drive pump
CN1237254C (zh) 泥浆循环系统
RU2677313C1 (ru) Способ эксплуатации нефтяной скважины установкой электроцентробежного насоса
RU167165U1 (ru) Установка погружная электрогидроприводная
RU2814706C1 (ru) Способ периодической эксплуатации скважины погружной насосной установкой с электроприводом
RU2700149C1 (ru) Способ оптимизации работы скважины, оборудованной скважинным насосом
Jiang The Sucker Rod Pump Parameters Optimization of Horizontal Wells with ASP Flooding Considering the Influence of Centralizers
EP4163471A1 (en) Downhole self-propelling wireline tool
CA2883283A1 (en) Method and system for optimizing well production
CN115324885A (zh) 电潜螺杆泵选井的确定方法、装置、设备和存储介质
NO871026L (no) Apparat for pumping av abrasive fluider.
CN118043532A (zh) 液压驱动的井下自推进式电缆工具
NO333616B1 (no) Magnetpumpe