RU2213270C2 - Method of checking condition of oil producing electric submersible units - Google Patents
Method of checking condition of oil producing electric submersible units Download PDFInfo
- Publication number
- RU2213270C2 RU2213270C2 RU2001135903/06A RU2001135903A RU2213270C2 RU 2213270 C2 RU2213270 C2 RU 2213270C2 RU 2001135903/06 A RU2001135903/06 A RU 2001135903/06A RU 2001135903 A RU2001135903 A RU 2001135903A RU 2213270 C2 RU2213270 C2 RU 2213270C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- oil producing
- installation
- condition
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностики оборудования роторного типа для добычи нефти, использующего в качестве привода асинхронные электродвигатели. The invention relates to the field of diagnostics of rotary-type equipment for oil production, using asynchronous electric motors as a drive.
Известен способ диагностики (контроля) погружных электродвигателей и насосов по параметрам вибрации, который используется на стендах по обкатке и испытанию (Положение о системе технического обслуживания и ремонта нефтепромыслового энергомеханического оборудования ОАО "Самотлорнефтегаз" по фактическому состоянию, - РД 153-39,1-046-00, Тюмень, 2000 г.). A known method for the diagnosis (control) of submersible electric motors and pumps according to vibration parameters, which is used on the test run-in and test stands (Regulation on the maintenance and repair system of oil-field energy-mechanical equipment of OJSC "Samotlorneftegaz" according to the actual state, - RD 153-39.1-046 -00, Tyumen, 2000).
В известном способе выбираются точки для измерения вибрации, которые располагаются на корпусе электродвигателя и насоса в зоне установки верхнего и нижнего подшипников и посередине между ними. Оценку технического состояния электродвигателей и насосов производят по результатам измерения вибраций. При обнаружении повышенного уровня вибрации в одной или нескольких точках или при превышении установленных заводом-изготовителем предельных значений электротехнических, технологических параметров или температуры электродвигатель (насос) возвращается в ремонт. In the known method, points are selected for measuring vibration, which are located on the motor and pump housing in the installation area of the upper and lower bearings and in the middle between them. Assessment of the technical condition of electric motors and pumps is carried out according to the results of vibration measurements. If an increased level of vibration is detected at one or more points or if the limit values of the electrical, technological parameters or temperature set by the manufacturer are exceeded, the electric motor (pump) returns to repair.
Для определения возможных причин повышенного уровня вибрации используют спектральный анализ получаемого вибросигнала, по результатам которого проводят идентификацию дефектов. To determine the possible causes of the increased level of vibration, spectral analysis of the obtained vibration signal is used, according to the results of which the identification of defects is carried out.
Известный способ неприменим для оценки технического состояния электропогружной установки в процессе ее эксплуатации, т.к. применяемый в нем метод получения диагностической информации исключает возможность его использования в этой ситуации ввиду отсутствия доступа к элементам конструкции установки. The known method is not applicable for assessing the technical condition of an electric submersible installation during its operation, because the method of obtaining diagnostic information used in it excludes the possibility of its use in this situation due to the lack of access to the structural elements of the installation.
Задача настоящего изобретения заключается в создании способа, позволяющего производить оценку технического состояния работающей электропогружной установки в процессе ее эксплуатации и прогнозировать отказы. The objective of the present invention is to create a method that allows you to evaluate the technical condition of a working electric submersible installation during its operation and to predict failures.
Для решения поставленной задачи при определении технического состояния электропогружных установок для добычи нефти, в котором регистрируют и анализируют сигнал, порождаемый вибрацией элементов конструкции установки, регистрируют сигнал от переменной составляющей суммы фазных токов питания путем установки датчика напряжения одновременно на три фазы питающего кабеля, анализируют форму и амплитуду полученного сигнала и, сравнивая со значениями предыдущих измерений, оценивают возможность ее дальнейшей эксплуатации. To solve this problem, when determining the technical condition of electric submersible oil production plants, in which the signal generated by the vibration of the structural elements of the installation is recorded and analyzed, the signal from the variable component of the sum of the phase supply currents is recorded by installing a voltage sensor simultaneously on three phases of the supply cable, and the shape and the amplitude of the received signal and, comparing with the values of previous measurements, evaluate the possibility of its further operation.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Механические колебания и электрические дефекты, возникающие в электрических машинах роторного типа во время их работы, порождают пульсации электромагнитного поля между ротором и статором электродвигателя и, как следствие, пульсации тока в обмотках статора и линиях электропитания. The essence of the proposed method is as follows. Mechanical vibrations and electrical defects that occur in rotary-type electric machines during their operation generate ripples of the electromagnetic field between the rotor and the stator of the electric motor and, as a result, ripple current in the stator windings and power lines.
Заявляемый способ основан на регистрации и анализе флуктуации интегральной составляющей фазных токов питания асинхронного электродвигателя. Причем регистрацию осуществляют путем установки датчика на все фазы энергоподводящего кабеля электродвигателя установки. Такой способ измерения диагностической информации позволяет существенно снизить влияние основной составляющей промышленной частоты 50 Гц на результат измерения, вследствие взаимной компенсации ЭДС токов фаз, и регистрировать преимущественно их флуктуации. The inventive method is based on the registration and analysis of fluctuations in the integral component of the phase currents of the power supply of an induction motor. Moreover, registration is carried out by installing the sensor on all phases of the power supply cable of the installation electric motor. This method of measuring diagnostic information can significantly reduce the influence of the main component of the industrial frequency of 50 Hz on the measurement result, due to the mutual compensation of the EMF of the phase currents, and register mainly their fluctuations.
Таким образом, новый технический результат заключается в новом способе получения диагностического сигнала, который можно регистрировать во время эксплуатации установки без доступа к элементам конструкции установки. При этом форма и амплитуда полученного сигнала в отличие от сигнала, полученного способом по прототипу, обусловлена не только вибрацией корпуса установки, элементов ее конструкции, но и наличием электрических дефектов, которые проявляются в процессе эксплуатации установки. Полученные таким образом данные являются информацией о техническом состоянии работающей установки. Thus, the new technical result consists in a new method for obtaining a diagnostic signal that can be recorded during operation of the installation without access to the structural elements of the installation. In this case, the shape and amplitude of the received signal, in contrast to the signal obtained by the method of the prototype, is caused not only by the vibration of the installation housing, its structural elements, but also by the presence of electrical defects that occur during operation of the installation. The data obtained in this way are information on the technical condition of a working installation.
Этот способ получения диагностического сигнала можно применять для диагностируемой установки неоднократно и, анализируя форму и амплитуду полученного сигнала, по их изменению в сравнении со значениями предыдущих измерений, решить поставленную задачу - судить о техническом состоянии работающей установки, в том числе о возможности ее дальнейшей эксплуатации. This method of obtaining a diagnostic signal can be used for the diagnosed installation repeatedly and, analyzing the shape and amplitude of the received signal, by their change in comparison with the values of previous measurements, solve the problem - to judge the technical condition of the working installation, including the possibility of its further operation.
Для набора достаточного количества статистических данных с помощью заявляемого способа обследовалось 98 единиц погружного оборудования. To obtain a sufficient amount of statistical data using the proposed method, 98 units of submersible equipment were examined.
Данный пример иллюстрирует использование способа на одной из нефтяных скважин Самотлорского УДНГ ТНК г. Нижневартовска. Технологический режим установки, условия подачи электроэнергии на электродвигатель погружного насоса и условия измерения одни и те же. This example illustrates the use of the method at one of the oil wells of the Samotlor UDNG TNK Nizhnevartovsk. The technological mode of the installation, the conditions for supplying electricity to the electric motor of the submersible pump, and the measurement conditions are the same.
В качестве привода ЭПУ на нефтедобывающих скважинах используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Измерения проводились на энергоподводящих кабелях установок (ЭПУ), непосредственно в местах ввода в планшайбу устьевой (фонтанной) арматуры. Squirrel cage induction motors are used as a drive for oil production wells in oil production wells. The measurements were carried out on the power supply cables of the units (EPU), directly in the places where the wellhead (fountain) fittings were introduced into the faceplate.
Датчик напряжения с аналоговым выходом по напряжению и кабелем для подключения к анализатору в виде токовых клещей устанавливали одновременно на три фазы кабеля. Сигнал от датчика поступает на записывающий прибор, далее на компьютер для анализа и хранения. A voltage sensor with an analog voltage output and cable for connecting to the analyzer in the form of current clamps was installed simultaneously on three phases of the cable. The signal from the sensor goes to a recording device, then to a computer for analysis and storage.
На фиг. 1 приведен график, иллюстрирующий изменение амплитуды сигнала переменной составляющей суммы фазных токов питания во времени в течение 0,12 секунд, на фиг.2 - частотный спектр этого сигнала в полосе 0-200 Гц. In FIG. 1 is a graph illustrating the change in the amplitude of the signal of the variable component of the sum of the phase supply currents over time for 0.12 seconds, FIG. 2 is the frequency spectrum of this signal in the band 0-200 Hz.
На фиг.3-4 - то же, соответственно, только через 2 месяца работы установки. In Fig.3-4 - the same, respectively, only after 2 months of operation of the installation.
На фиг.5-6 - то же, через 4 месяца работы установки. In Fig.5-6 - the same, after 4 months of operation of the installation.
На приведенных графиках (фиг.1,3,5) прослеживается рост амплитуды основной составляющей его частоты во времени. Так как измерения проводились при одинаковых условиях подачи электропитания и неизменных технологических параметрах, а амплитуда интегральной составляющей фазных токов изменилась, то можно считать, что причина ее изменения заключается в "перекосе фаз" электродвигателя в результате изменения величин векторов фазных токов или изменением углов между ними, причиной которого могут являться электрические дефекты обмоток статора или увеличение тормозного момента, действующего на вал установки. In the graphs (Figs. 1,3,5), the amplitude of the main component of its frequency increases in time over time. Since the measurements were carried out under the same power supply conditions and constant technological parameters, and the amplitude of the integral component of the phase currents changed, we can assume that the reason for its change is the “phase imbalance” of the electric motor as a result of changing the values of the phase current vectors or changing the angles between them, the cause of which may be electrical defects in the stator windings or an increase in the braking torque acting on the installation shaft.
На графиках спектров (фиг.2,4,6) прослеживается рост амплитуды боковой гармоники от частоты сети 50 Гц, которая соответствует частоте вращения вала. По ее росту можно судить об увеличении тормозного момента, действующего на вал агрегата со стороны внешних сил или росте вибрации установки на оборотной частоте, причиной которых могут являться засорение проточной части погружного насоса или износ подшипников скольжения установки. On the graphs of the spectra (Fig.2,4,6) there is an increase in the amplitude of the lateral harmonic from the network frequency of 50 Hz, which corresponds to the shaft rotation frequency. By its growth, one can judge the increase in the braking torque acting on the unit shaft from external forces or the increase in the vibration of the installation at the reverse frequency, which may be caused by clogging of the flow part of the submersible pump or wear of the bearings of the installation.
Таким образом, приведенные примеры иллюстрируют возможности заявляемого способа для определения технического состояния работающих электропогружных установок. Thus, the above examples illustrate the capabilities of the proposed method for determining the technical condition of working electric submersible plants.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135903/06A RU2213270C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method of checking condition of oil producing electric submersible units |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135903/06A RU2213270C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method of checking condition of oil producing electric submersible units |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2213270C2 true RU2213270C2 (en) | 2003-09-27 |
| RU2001135903A RU2001135903A (en) | 2003-10-20 |
Family
ID=29777279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001135903/06A RU2213270C2 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method of checking condition of oil producing electric submersible units |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2213270C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005121741A1 (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Aleksei Vasilievich Barkov | Diagnosis method for mechanisms and systems provided with an electric motor |
| RU2510655C1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Device for determination of technical state for submersible motor bearing assemblies |
| RU2532762C1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method to diagnose and assess residual resource of ac electric drives |
| RU198138U1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-06-19 | Артем Владимирович Большунов | Magnetic-acoustic diagnostic device for installing an electric centrifugal pump |
-
2001
- 2001-12-26 RU RU2001135903/06A patent/RU2213270C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Положение о системе технического обслуживания и ремонта нефтепромыслового энергомеханического оборудования ОАО "Самотлорнефтегаз" по фактическому состоянию, РД 153-39.1 - 046 - 00, Тюмень, Министерство топлива и энергетики России, 2000, п.8.36, 8.37, рис.8.2. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005121741A1 (en) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Aleksei Vasilievich Barkov | Diagnosis method for mechanisms and systems provided with an electric motor |
| RU2510655C1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Device for determination of technical state for submersible motor bearing assemblies |
| RU2532762C1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Method to diagnose and assess residual resource of ac electric drives |
| RU198138U1 (en) * | 2020-03-25 | 2020-06-19 | Артем Владимирович Большунов | Magnetic-acoustic diagnostic device for installing an electric centrifugal pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Knight et al. | Mechanical fault detection in a medium-sized induction motor using stator current monitoring | |
| Benbouzid | A review of induction motors signature analysis as a medium for faults detection | |
| Singh | Induction machine drive condition monitoring and diagnostic research—a survey | |
| Riera-Guasp et al. | A general approach for the transient detection of slip-dependent fault components based on the discrete wavelet transform | |
| Kokko | Condition monitoring of squirrel-cage motors by axial magnetic flux measurements | |
| Watson et al. | Condition monitoring of the power output of wind turbine generators using wavelets | |
| US8405339B2 (en) | System and method for detecting fault in an AC machine | |
| Eltabach et al. | A comparison of external and internal methods of signal spectral analysis for broken rotor bars detection in induction motors | |
| US5742522A (en) | Adaptive, on line, statistical method and apparatus for detection of broken bars in motors by passive motor current monitoring and digital torque estimation | |
| EP3797304B1 (en) | System and method for monitoring an operating condition of an electrical device when in operation | |
| RU2300116C2 (en) | Mode of diagnostics od electrical engines of alternating current and of mechanical arrangements involved with them | |
| Fenger et al. | Development of a tool to detect faults in induction motors via current signature analysis | |
| Fernandez-Cavero et al. | Detection of broken rotor bars in nonlinear startups of inverter-fed induction motors | |
| Blodt et al. | Mechanical fault detection in induction motor drives through stator current monitoring-theory and application examples | |
| RU2431152C2 (en) | Method of diagnostics of electrically driven mechanisms and systems | |
| RU2339049C1 (en) | Diagnostic method of alternating current motor and associated mechanical appliances | |
| Thomson | On-line current monitoring to detect electrical and mechanical faults in three-phase induction motor drives | |
| Mehala et al. | Condition monitoring methods, failure identification and analysis for Induction machines | |
| RU2213270C2 (en) | Method of checking condition of oil producing electric submersible units | |
| CN112034344A (en) | Real-time online diagnosis method for turn-to-turn short circuit fault of rotor winding of hydraulic generator | |
| RU2641318C1 (en) | Method of diagnosing generalized technical condition of electric motor | |
| Altaf et al. | Advancement of fault diagnosis and detection process in industrial machine environment | |
| Mirzaeva et al. | Ac motor instrumentation and main air gap flux measurement for fault diagnostics | |
| Mathew et al. | Various Indices for Diagnosis of Air-gap Eccentricity Fault in Induction Motor-A Review | |
| Thomson et al. | On-Line Current Monitoring Fault Diagnosis in Hv Induction Motors–Cask Histories and Cost Savings in Offshore Installations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031227 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121227 |