RU2301888C1 - Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake - Google Patents
Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301888C1 RU2301888C1 RU2005130963/03A RU2005130963A RU2301888C1 RU 2301888 C1 RU2301888 C1 RU 2301888C1 RU 2005130963/03 A RU2005130963/03 A RU 2005130963/03A RU 2005130963 A RU2005130963 A RU 2005130963A RU 2301888 C1 RU2301888 C1 RU 2301888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- power source
- pressure
- analog
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования скважин с погружными электродвигателями, работающими в приводе насосов погружных электроустановок для добычи нефти, может быть использовано в составе оборудования для измерения и контроля технологических параметров в скважине и защиты погружных электродвигателей от аномальных режимов, у которых связь между скважинной и наземной частями осуществляется по кабелю-токопроводу погружного электродвигателя, и касается усовершенствования погружного и наземного блоков оборудования.The invention relates to the field of research of wells with submersible electric motors operating in the pump drive of submersible electrical installations for oil production, can be used as part of equipment for measuring and monitoring technological parameters in the well and protecting submersible electric motors from abnormal conditions in which the connection between the borehole and the ground parts It is carried out through the cable-conduit of the submersible electric motor, and concerns the improvement of the submersible and ground units of equipment.
Известно стационарное скважинное устройство для контроля давления в скважине, эксплуатируемое погружным электронасосом, содержащее датчик давления, преобразователь напряжение-частота, вход которого соединен с выходом датчика давления, блок частотной модуляции, выход которого последовательно соединен через разделительный трансформатор с входным разделительным конденсатором [1].Known stationary borehole device for monitoring pressure in the well, operated by a submersible electric pump, containing a pressure sensor, a voltage-frequency converter, the input of which is connected to the output of the pressure sensor, a frequency modulation unit, the output of which is connected in series through an isolation transformer with an input isolation capacitor [1].
Известное устройство вырабатывает частотно-модулированный сигнал, несущий информацию о давлении в скважине и передает ее по кабелю токоподводу в наземную станцию управления, обеспечивая при этом высокую помехозащищенность в виду полной гальванической развязки от цепей питания и канала связи. Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает получение информации о температуре обмоток погружного электродвигателя.The known device generates a frequency-modulated signal that carries information about the pressure in the well and transmits it via a current lead cable to the ground control station, while ensuring high noise immunity in view of the complete galvanic isolation from the power circuits and the communication channel. A disadvantage of the known device is that it does not provide information about the temperature of the windings of a submersible electric motor.
Известно скважинное устройство для контроля температуры погружного электродвигателя и давления на приеме насоса названное преобразователем давления и температуры, преобразователь напряжение-частота, блок высокочастотной модуляции, вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-частота, а выход соединен со входом усилителя мощности. [2]A well-known downhole device for controlling the temperature of a submersible motor and pressure at the pump inlet is called a pressure and temperature transducer, a voltage-frequency converter, a high-frequency modulation unit, the input of which is connected to the output of the voltage-frequency converter, and the output is connected to the input of the power amplifier. [2]
Известное устройство обеспечивает преобразование аналоговых сигналов о давлении на приеме насоса и температуре обмоток электродвигателя в последовательность частотно-модулированных сигналов и последовательную передачу последних в линию связи. Однако последовательная выработка сигналов ограничивает быстродействие скважинного устройства, а также существенно снижает его точность ввиду сокращения интервала передачи информационной посылки до полупериода питающего напряжения. Отсутствие развязывающих элементов на выходе скважинного устройства снижает его помехоустойчивость и надежность работы. Что в силу наличия нуль-органа, управляемого из наземного блока (станции), приводит к сбоям в последовательности передачи сигналов и рассогласованию сигналов о давлении и температуре при их приеме, демодуляции и оценке в наземном блоке.The known device provides the conversion of analog signals about the pressure at the pump intake and the temperature of the motor windings into a sequence of frequency-modulated signals and serial transmission of the latter to the communication line. However, the sequential generation of signals limits the performance of the downhole device, and also significantly reduces its accuracy due to the reduction of the transmission interval of the information package to half the supply voltage. The absence of decoupling elements at the outlet of the downhole device reduces its noise immunity and operational reliability. Which, due to the presence of a null organ controlled from the ground block (station), leads to malfunctions in the signal transmission sequence and the mismatch of pressure and temperature signals during their reception, demodulation, and evaluation in the ground block.
Это приводит к недостоверности оценки информации о давлении и температуре, к снижению надежности контроля указанных технологических параметров.This leads to unreliability of the assessment of information on pressure and temperature, to a decrease in the reliability of control of the indicated technological parameters.
Известна скважинная часть устройства для контроля технологических параметров в скважине и защиты погружного электродвигателя от аномальных режимов, содержащая измерительный преобразователь давления, преобразователь напряжение-частота, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя давления, блок формирования частотно-модулированного сигнала, элемент контроля температуры, усилитель мощности, выход которого подключен к разделительному конденсатору, установленному на выходе устройства [3].Known downhole part of the device for monitoring technological parameters in the well and protecting the submersible motor from abnormal conditions, containing a pressure transducer, a voltage-frequency converter, the input of which is connected to the output of the pressure transducer, a frequency-modulated signal generating unit, a temperature control element, a power amplifier the output of which is connected to a separation capacitor installed at the output of the device [3].
В качестве элемента для контроля температуры в известном устройстве используется термореле, срабатывающее при достижении предельно допустимого значения температуры и обеспечивающее переключение диапазона несущей частоты блока модуляции, а это не позволяет контролировать текущее значение температуры, а также изменять предельно допустимые значения температуры контроля без извлечения скважинного устройства из скважины, т.е. без извлечения погружного электронасоса. Необходимость изменения предельно допустимых значений температуры часто возникает в условиях высоких температур пластовых жидкостей. Недостаточная развязка выхода скважинного устройства от цепей питания погружного электродвигателя, особенно в условиях частого срабатывания тиристорных переключателей в связи с высокой температурой эксплуатации, обусловленной пластовыми жидкостями, приводит к снижению достоверности оценки технологических параметров и надежности контроля в указанных условиях. Низкая информативность устройства по параметру давления затрудняет его применение в системах обработки информации и управления нефтепромысловым оборудованием с использованием ЭВМ.As an element for temperature control in the known device, a thermal relay is used that trips when the maximum permissible temperature value is reached and allows the carrier frequency range of the modulation unit to be switched, which does not allow controlling the current temperature value, as well as changing the maximum permissible control temperature values without removing the downhole device from wells, i.e. without removing the submersible electric pump. The need to change the maximum allowable temperature values often arises in conditions of high temperatures of formation fluids. Insufficient isolation of the downhole device output from the power circuits of the submersible electric motor, especially in conditions of frequent operation of the thyristor switches due to the high operating temperature due to formation fluids, leads to a decrease in the reliability of the evaluation of technological parameters and the reliability of control in these conditions. The low information content of the device in terms of pressure makes it difficult to use in information processing systems and control of oilfield equipment using computers.
Известно также скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме погружного насоса, содержащее наземный блок, источник питания и погружной блок, скважинная часть которого содержит измерительный преобразователь давления, преобразователь напряжение-частота, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя давления, усилитель мощности, выход которого через разделительный трансформатор подключен к разделительному конденсатору, расположенному на выходе скважинного устройства [4].Also known is a downhole device for measuring and monitoring the pressure at the intake of a submersible pump, comprising a ground block, a power source and a submersible block, the downhole part of which contains a pressure transducer, a voltage-frequency converter, the input of which is connected to the output of the pressure transducer, a power amplifier, an output which through an isolation transformer is connected to an isolation capacitor located at the outlet of the downhole device [4].
Известное скважинное устройство (узел, модуль преобразует измерительную информацию о текущих значениях давления в последовательные сигналы в виде последовательных пачек импульсов, включая импульсы синхронизации и передает их через кабель-токоподвод погружного электродвигателя в наземную часть.). При этом скважинное устройство защищено от помех цепей питания благодаря полной гальванической развязке с последним. Однако последовательная выработка сигналов о давлении в виде пачек импульсов синхронизации, во-первых, ограничивает быстродействие как скважинного устройства (модуля), так и всего устройства для контроля в целом, во-вторых, снижает достоверность оценки параметров и надежность контроля при изменении температурных условий эксплуатации и наличии импульсов помех в целях питания (в линии связи). Помехи, которые могут возникнуть от частоты срабатывания тиристорных переключателей и по другим причинам, способны запускать преобразователь пачек импульсов в прямоугольные импульсы, нарушая синхронизацию приема сигналов, что снижает достоверность оценки параметров. Недостаточная помехоустойчивость в осложненных условиях эксплуатации способна привести к возникновению несоответствия уставок давления условиям работы, чреватого снижением надежности контроля. Измерение уставок требует длительных наблюдений при частом отключении электронасосов, что, в свою очередь, снижает достоверность оценки.A well-known downhole device (unit, module converts measuring information about current pressure values into serial signals in the form of successive bursts of pulses, including synchronization pulses and transmits them through the cable-current supply of the submersible motor to the ground part.). At the same time, the downhole device is protected from interference of the power circuits due to the complete galvanic isolation with the latter. However, the sequential generation of pressure signals in the form of bursts of synchronization pulses, firstly, limits the performance of both the downhole device (module) and the entire monitoring device as a whole, and secondly, reduces the reliability of parameter estimates and the reliability of control when the operating temperature changes and the presence of interference pulses for power (in the communication line). The interference that may occur from the response frequency of the thyristor switches and for other reasons is capable of starting the converter of bursts of pulses into rectangular pulses, disrupting the synchronization of signal reception, which reduces the reliability of the parameter estimates. Insufficient noise immunity in complicated operating conditions can lead to inconsistency of the pressure settings with the working conditions, fraught with a decrease in the reliability of control. Setting measurement requires long-term observations with frequent shutdown of electric pumps, which, in turn, reduces the reliability of the assessment.
Описанные недостатки препятствуют использованию известного устройства для совместной работы с ЭВМ в реальном режиме времени, а также препятствуют его использованию в составе других станций контроля.The described disadvantages impede the use of a known device for collaboration with computers in real time, and also impede its use as part of other monitoring stations.
Наиболее близким к заявляемому к устройству, выбранному в качестве прототипа, является скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме насоса, содержащее наземный блок, погружной блок, измерительный преобразователь температуры, измерительный преобразователь давления, преобразователь напряжение - частота, вход которого соединен с выходом измерительного давления, последовательно соединенный усилитель мощности, разделительный трансформатор и разделительный конденсатор, вычислительный блок и блок питания, цифровой индикатор. Скважинное устройство дополнительно содержит генератор, управляемый напряжением, первый вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя температуры, второй вход генератора соединен с выходом измерительного преобразователя напряжение-частота, а выход генератора управляемого напряжением соединен с входом усилителя мощности. При этом генератор, управляемый напряжением, выполнен в виде ограничителя напряжения, масштабирующего усилителя-сумматора, дополнительного преобразователя напряжение-частота, причем выход ограничителя напряжения соединен с первым входом масштабирующего усилителя сумматора, выход которого соединен с входом дополнительного преобразователя напряжение-частота, а выход последнего соединен с входом усилителя мощности, выход измерительного преобразователя температуры соединен с входом ограничителя напряжения, а выход преобразователя напряжение-частота соединен с вторым входом масштабирующего усилителя сумматора [5].Closest to the claimed device, selected as a prototype, is a downhole device for measuring and monitoring the pressure at the pump intake, comprising a ground unit, a submersible unit, a temperature measuring transducer, a pressure transducer, a voltage-frequency transducer, the input of which is connected to the output of the measuring pressure, serially connected power amplifier, isolation transformer and isolation capacitor, computing unit and power supply unit, digital and cators. The downhole device further comprises a voltage-controlled generator, the first input of which is connected to the output of the temperature measuring transducer, the second input of the generator is connected to the output of the voltage-frequency measuring transducer, and the output of the voltage-controlled generator is connected to the input of the power amplifier. In this case, the voltage-controlled generator is made in the form of a voltage limiter, a scaling amplifier-adder, an additional voltage-frequency converter, the output of a voltage limiter connected to the first input of a scaling amplifier of the adder, the output of which is connected to the input of an additional voltage-frequency converter, and the output of the latter connected to the input of the power amplifier, the output of the temperature measuring transducer is connected to the input of the voltage limiter, and the output of the converter voltage-frequency is connected to the second input of the scaling amplifier of the adder [5].
Известное скважинное устройство, взятое в качестве прототипа, имеет следующие недостатки.Known downhole device, taken as a prototype, has the following disadvantages.
Для выработки несущей частоты и частоты девиации и модулирования частоты девиации модулирующей частотой, несущей информацию об измеренном давлении и формировании сложного результирующего частотно-модулированного сигнала на основе модулирующего и аналогового сигналов, известное скважинное устройство дополнительно содержит генератор, управляемый напряжением, выполненный в виде ограничителя напряжения, масштабирующего усилителя сумматора и дополнительного преобразователя напряжение-частота.To generate a carrier frequency and a frequency of deviation and modulate the frequency of deviation with a modulating frequency that carries information about the measured pressure and the formation of a complex resulting frequency-modulated signal based on modulating and analog signals, the well-known downhole device further comprises a voltage-controlled generator made in the form of a voltage limiter, scaling amplifier of the adder and an additional voltage-frequency converter.
Наличие дополнительного генератора для выработки несущей частоты и частоты девиации и модулирования частоты девиации модулирующей частотой, несущей информацию об измеренном давлении и формировании сложного результирующего частотно-модулированного сигнала на основе модулирующего и аналогового сигналов, во-первых, усложняет конструкцию как скважинного устройства, так и всего устройства в целом, во-вторых, сложность скважинного устройства приводит к снижению надежности его работы.The presence of an additional generator for generating the carrier frequency and the deviation frequency and modulating the deviation frequency with a modulating frequency that carries information about the measured pressure and generating a complex resulting frequency-modulated signal based on the modulating and analog signals, firstly, complicates the design of both the downhole device and the whole the device as a whole, and secondly, the complexity of the downhole device reduces the reliability of its operation.
Предлагаемое скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме насоса устраняет указанные недостатки и решает задачу упрощения конструкции и повышения надежности его работы, что обеспечивает повышение производительности скважины за счет повышения длительности работы скважинного устройства, при этом обеспечивается точность и достоверность измерения и контроля давления на приеме насоса.The proposed downhole device for measuring and monitoring the pressure at the pump intake eliminates these drawbacks and solves the problem of simplifying the design and improving the reliability of its operation, which provides increased well productivity by increasing the duration of the downhole device, while ensuring the accuracy and reliability of measurement and control of reception pressure pump.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в упрощении конструкции скважинного устройства для измерения и контроля давления на приеме насоса без снижения достоверности измерения и контроля давления на приеме насоса.The technical result achieved by the invention is to simplify the design of the downhole device for measuring and monitoring the pressure at the pump inlet without reducing the reliability of the measurement and control of pressure at the pump inlet.
Дополнительный технический результат - повышение надежности работы вследствие упрощения конструкции устройства.An additional technical result is an increase in reliability due to simplification of the design of the device.
Достижение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что в скважинном устройстве для измерения и контроля давления на приеме насоса, содержащим наземный блок, который выполнен в виде источника питания, вычислительного блока, цифрового индикатора, и погружной блок, содержащий измерительный преобразователь давления, который через линию связи соединен с наземным блоком.The achievement of the task and the achievement of the technical result is ensured by the fact that in the downhole device for measuring and monitoring the pressure at the pump intake, containing a ground unit, which is made in the form of a power source, a computing unit, a digital indicator, and a submersible unit containing a pressure transducer, which through a communication line connected to a ground unit.
Согласно изобретению наземный блок дополнительно содержит первый аналого-цифровой преобразователь напряжения источника питания и второй аналого-цифровой преобразователь тока источника питания, при этом вход наземного блока связан с входом первого аналого-цифрового преобразователя напряжения источника питания, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, вход наземного блока соединен с первым выходом источника питания, а второй выход источника питания соединен через резистор на «землю» и с входом второго аналого-цифрового преобразователя тока источника питания, выход которого соединен с вторым входом вычислительного устройства, первый выход вычислительного устройства соединен с цифровым индикатором, а второй его выход соединен с входом источника питания, при этом измерительный преобразователь давления выполнен в виде приемника давления, который жестко связан с измерительным резистором, выход последнего через диод и линию связи соединен с входом наземного блока.According to the invention, the ground unit further comprises a first analog-to-digital converter of the voltage of the power source and a second analog-to-digital converter of the current of the power source, wherein the input of the ground block is connected to the input of the first analog-to-digital converter of the voltage of the power source, the output of which is connected to the first input of the computing unit, the input of the ground unit is connected to the first output of the power source, and the second output of the power source is connected through a resistor to the ground and to the input of the second analog a digital power source current transducer, the output of which is connected to the second input of the computing device, the first output of the computing device is connected to a digital indicator, and its second output is connected to the input of the power source, while the pressure transducer is made in the form of a pressure receiver, which is rigidly connected to the measuring a resistor, the output of the latter through a diode and a communication line is connected to the input of the ground block.
Сущность заявляемого скважинного устройства для измерения и контроля давления характеризуется тем, что в нем впервые наземный блок дополнительно содержит первый аналого-цифровой преобразователь напряжения источника питания, который выполняет следующие функции - измеренное напряжение источника питания преобразует в цифровой вид, которое затем поступает на первый вход вычислительного устройства и второй аналого-цифровой преобразователь тока источника питания, преобразует ток источника питания в цифровой сигнал, который поступает на второй вход вычислительного устройства. По измеренным значениям напряжения и тока источника питания вычислитель вычисляет значение сопротивления измерительного резистора погружного блока, по которому вычисляется значение давления.The essence of the inventive downhole device for measuring and monitoring pressure is characterized in that for the first time the ground unit additionally contains a first analog-to-digital converter of the voltage of the power source, which performs the following functions - the measured voltage of the power source is converted into digital form, which is then fed to the first input of the computational devices and the second analog-to-digital converter of the power supply current, converts the current of the power source into a digital signal, which is fed to the second input of the computing device. Based on the measured voltage and current values of the power source, the calculator calculates the resistance value of the measuring resistor of the immersion unit, from which the pressure value is calculated.
На точность вычисления сопротивления измерительного резистора влияет сопротивление изоляции линии связи (суммарное сопротивление изоляции трансформатора питания двигателя погружного насоса, силового кабеля и двигателя). Поэтому соединение входа наземного блока с входом первого аналого-цифрового преобразователя напряжения источника питания, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, входа наземного блока с первым выходом источника питания, а второго выхода источника питания - через резистор на «землю» с входом второго аналого-цифрового преобразователя тока источника питания, выход которого соединен с вторым входом вычислительного устройства, первого выхода вычислительного устройства с цифровым индикатором, второго его выхода - с входом источника питания, наземный блок циклически измеряет отдельно сопротивление изоляции линии связи и суммарное сопротивление изоляции связи и сопротивления измерительного резистора, в результате чего исключается влияние сопротивления изоляции линии связи.The accuracy of calculating the resistance of the measuring resistor is affected by the insulation resistance of the communication line (the total insulation resistance of the power transformer of the motor of the submersible pump, power cable and motor). Therefore, the connection of the input of the ground unit with the input of the first analog-to-digital converter of the voltage of the power source, the output of which is connected to the first input of the computing unit, the input of the ground unit with the first output of the power source, and the second output of the power source through a resistor to ground with the input of the second analog - a digital converter of the current of the power source, the output of which is connected to the second input of the computing device, the first output of the computing device with a digital indicator, its second output - with stroke power, ground unit repeatedly measures the insulation resistance of the individually link and the combined resistance of insulation and connection of the measuring resistor, thereby avoiding impact resistance link the insulation.
Одновременно жесткая связь измерительного преобразователя давления с измерительным резистором, выход которого соединен с входом наземного блока, обеспечивает преобразование давления в перемещение токосъемника измерительного резистора, что приводит к изменению значения сопротивления измерительного резистора.At the same time, a rigid connection of the pressure transducer with the measuring resistor, the output of which is connected to the input of the ground unit, converts the pressure into the movement of the current collector of the measuring resistor, which leads to a change in the resistance value of the measuring resistor.
Такое выполнение скважинного устройства упрощает его конструкцию и повышает его надежность. При этом обеспечивается повышение производительности скважины за счет повышения длительности работы скважинного устройства, при обеспечении необходимой точности и достоверности измерения и контроля давления на приеме насоса.This embodiment of the downhole device simplifies its design and increases its reliability. This increases the productivity of the well by increasing the duration of the downhole device, while ensuring the necessary accuracy and reliability of measurement and control of pressure at the pump intake.
Изобретение поясняется чертежом, где представлена структурная электрическая схема скважинного устройства для измерения и контроля давления на приеме погружного насоса.The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural electrical diagram of a downhole device for measuring and monitoring pressure at the intake of a submersible pump.
Скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме погружного насоса содержит наземный блок 1, который выполнен в виде источника питания 2, вычислительного блока 3, цифрового индикатора 4.The downhole device for measuring and monitoring the pressure at the intake of the submersible pump contains a ground unit 1, which is made in the form of a power source 2, a computing unit 3, a digital indicator 4.
Наземный блок 1 дополнительно содержит первый аналого-цифровой преобразователь напряжения 5 источника питания 2 и второй аналого-цифровой преобразователь тока 6 источника питания 2, при этом вход 7 наземного блока 1 связан с входом 8 первого аналого-цифрового преобразователя напряжения 5 источника питания 2, выход 9 которого соединен с первым входом 10 вычислительного блока 3. Кроме того, вход 7 наземного блока 1 соединен с первым выходом 11 источника питания 2, а второй выход 12 источника питания 2 соединен через резистор 13 на «землю» 14. Одновременно второй выход 12 источника питания 2 соединен с входом 15 второго аналого-цифрового преобразователя тока 6 источника питания 2, выход 16 которого соединен со вторым входом 17 вычислительного устройства 3. При этом первый выход 18 вычислительного устройства 3 соединен с цифровым индикатором 4, а второй выход 19 вычислительного устройства 3 соединен с входом 20 источника питания 2.Ground unit 1 further comprises a first analog-to-digital voltage converter 5 of power supply 2 and a second analog-to-digital current converter 6 of power supply 2, while input 7 of ground unit 1 is connected to input 8 of the first analog-to-digital voltage converter 5 of power supply 2, output 9 of which is connected to the first input 10 of the computing unit 3. In addition, the input 7 of the ground unit 1 is connected to the first output 11 of the power supply 2, and the second output 12 of the power supply 2 is connected through the resistor 13 to ground 14. Simultaneously about the second output 12 of the power source 2 is connected to the input 15 of the second analog-to-digital current converter 6 of the power source 2, the output 16 of which is connected to the second input 17 of the computing device 3. In this case, the first output 18 of the computing device 3 is connected to a digital indicator 4, and the second the output 19 of the computing device 3 is connected to the input 20 of the power source 2.
Погружной блок 21 содержит измерительный преобразователь давления, выполненный в виде приемника давления 22, жестко связанного через токосъемник 23 с измерительным резистором 24, выход которого через диод 25 и линию связи (линией связи между скважинным устройством и наземным оборудованием является электродвигатель погружного насоса 26, вторичная обмотка силового трансформатора 27 питания электродвигателя погружного насоса 26 и силового кабеля питания 28 электродвигателя погружного насоса 26) соединен с входом 7 наземного блока 1. Приемник давления 22 преобразует давление окружающей среды в перемещение токосъемника 23 измерительного резистора 24.The submersible block 21 contains a pressure transducer made in the form of a pressure receiver 22, rigidly connected through a current collector 23 to a measuring resistor 24, the output of which is through a diode 25 and a communication line (the communication line between the downhole device and ground equipment is a submersible pump motor 26, a secondary winding the power transformer 27 of the power supply of the electric motor of the submersible pump 26 and the power cable of the power supply 28 of the electric motor of the submersible pump 26) is connected to the input 7 of the ground block 1. The pressure receiver Nia 22 converts the ambient pressure in the movement of the current collector 23 of the measuring resistor 24.
Погружной блок 21 стационарно устанавливают таким образом, чтобы он подвергался воздействию давления масла электродвигателя погружного насоса 26, равного давлению окружающей среды.The submersible unit 21 is stationary mounted so that it is exposed to the oil pressure of the electric motor of the submersible pump 26, equal to the ambient pressure.
Скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме погружного насоса работает следующим образом.Downhole device for measuring and controlling the pressure at the intake of a submersible pump operates as follows.
Напряжение и ток источника питания 2 зависят от сопротивления измерительного резистора 24 погружного блока 21. Измеренное напряжение источника питания 2 через первый аналого-цифровой преобразователь напряжения 5 поступает на первый вход 10 вычислительного блока 3 в цифровом виде. Измеренный ток источника питания 2 через второй аналого-цифровой преобразователь тока 6 на второй вход 17 вычислительного блока 3 в цифровом виде. По измеренным значениям напряжения и тока источника питания 2 вычислительный блок 3 вычисляет значение сопротивления измерительного резистора 24 погружного блока 21. На точность вычисления сопротивления измерительного резистора 24 оказывает значительное влияние сопротивление изоляции линии связи (т.е. суммарное сопротивление изоляции силового кабеля питания 28 электродвигателя погружного насоса 26 и вторичной обмотки силового трансформатора 27). Для исключения этого влияния наземный блок 1 циклически изменяет полярность напряжения источника питания 2 и измеряет его напряжение и ток. По измеренным значениям вычисляет отдельно сопротивление изоляции линии связи (электродвигатель погружного насоса 26, вторичная обмотка силового трансформатора 27 питания электродвигателя погружного насоса 26 и силового кабеля питания 28 электродвигателя погружного насоса 26) по формулеThe voltage and current of the power source 2 depend on the resistance of the measuring resistor 24 of the immersion unit 21. The measured voltage of the power source 2 through the first analog-to-digital voltage converter 5 is supplied to the first input 10 of the computing unit 3 in digital form. The measured current of the power supply 2 through the second analog-to-digital current converter 6 to the second input 17 of the computing unit 3 in digital form. Using the measured values of the voltage and current of the power source 2, the computing unit 3 calculates the resistance value of the measuring resistor 24 of the immersion unit 21. The insulation resistance of the communication line (i.e., the total insulation resistance of the power cable 28 of the submersible motor pump 26 and the secondary winding of the power transformer 27). To eliminate this effect, the ground unit 1 cyclically changes the polarity of the voltage of the power source 2 and measures its voltage and current. Using the measured values, it calculates separately the insulation resistance of the communication line (electric motor of the submersible pump 26, the secondary winding of the power transformer 27 power the electric motor of the submersible pump 26 and the power cable 28 of the electric motor of the submersible pump 26) according to the formula
и суммарное сопротивление изоляции линии связи (электродвигатель погружного насоса 26, вторичная обмотка силового трансформатора 27 питания электродвигателя погружного насоса 26 и силового кабеля питания 28 электродвигателя погружного насоса 26) по формулеand the total insulation resistance of the communication line (electric motor of the submersible pump 26, the secondary winding of the power transformer 27 power the electric motor of the submersible pump 26 and the power cable power 28 of the electric motor of the submersible pump 26) according to the formula
и вычисляет сопротивление измерительного резистора 24 по формулеand calculates the resistance of the measuring resistor 24 according to the formula
где: (-)U - напряжение источника питания 2 при «минусе» на выходе 11 источника питания 2;where: (-) U is the voltage of power supply 2 with a "minus" at the output 11 of power supply 2;
(-)I - ток источника питания 2 при «минусе» на выходе 11 источника питания 2;(-) I - current of power supply 2 with a “minus” at the output 11 of power supply 2;
(+)U - напряжение источника питания 2 при «плюсе» на выходе 11 источника питания 2;(+) U - voltage of power supply 2 with a “plus” at the output 11 of power supply 2;
(+)I - ток источника питания 2 при «плюсе» на выходе 11 источника питания 2;(+) I - current of power supply 2 with a “plus” at the output 11 of power supply 2;
Rир - сопротивление измерительного резистора 24;Rear is the resistance of the measuring resistor 24;
Rиз - сопротивление изоляции линии связи;Riz - insulation resistance of the communication line;
Rсум - суммарное сопротивление изоляции линии связи и измерительного резистора 24.Rsum - the total insulation resistance of the communication line and the measuring resistor 24.
При наличии «плюса» на выходе 11 источника питания 2 и «минуса» на выходе 12 источника питания 2 производится измерение и вычисление сопротивления изоляции линии связи - Rиз. А при наличии «минуса» на выходе 11 источника питания 2 и «плюса» на выходе 12 источника питания 2 производится измерение и вычисление суммарного сопротивления изоляции линии связи и измерительного резистора 24 - Rсум. Смена полярности источника питания 2 происходит по команде с выхода 19 вычислительного блока 3 на вход 20 источника питания 2.If there is a “plus” at the output 11 of the power supply 2 and a “minus” at the output 12 of the power supply 2, the measurement and calculation of the insulation resistance of the communication line — R out. And if there is a "minus" at the output 11 of the power source 2 and a "plus" at the output 12 of the power source 2, the measurement and calculation of the total insulation resistance of the communication line and the measuring resistor 24 - Rsum. The polarity of power supply 2 is changed by command from output 19 of computing unit 3 to input 20 of power supply 2.
Значение давления на приеме погружного насоса 26 вычисляется по формулеThe pressure value at the intake of the submersible pump 26 is calculated by the formula
где: Р - значение давления на приеме погружного насоса 26;where: P is the pressure value at the intake of the submersible pump 26;
Кпр - коэффициент пропорциональности значения давления в зависимости от сопротивления Rир (атм/Ом) определяется по формулеKPR - the coefficient of proportionality of the pressure value depending on the resistance Rр (atm / Ohm) is determined by the formula
где: ΔР - диапазон изменения давления на приеме погружного насоса 26, определяемый по формулеwhere: ΔР is the pressure variation range at the intake of the submersible pump 26, determined by the formula
где: Рмах - максимальное измеряемое давление на приеме погружного насоса 26;where: Rmah is the maximum measured pressure at the intake of the submersible pump 26;
Рмин - минимальное измеряемое давление на приеме погружного насоса 26;Rmin - the minimum measured pressure at the intake of the submersible pump 26;
ΔRир - диапазон изменения сопротивления измерительного резистора 24 при изменении значения давления от Рмин до Рмах;ΔRir is the range of resistance of the measuring resistor 24 when the pressure value changes from Rmin to Pmax;
Rир.мах - сопротивление измерительного резистора 24, соответствующее давлению Рмах;Rirmah - the resistance of the measuring resistor 24, corresponding to the pressure Pmax;
Rир.мин - сопротивление измерительного резистора 24, соответствующее давлению Рмин;Rmin.min - resistance of the measuring resistor 24, corresponding to the pressure Rmin;
Диапазон изменения сопротивления измерительного резистора 24 определяется по формулеThe range of resistance of the measuring resistor 24 is determined by the formula
Со второго выхода 18 вычислительного блока 3 вычисленное значение давления поступает на цифровой индикатор 4.From the second output 18 of the computing unit 3, the calculated pressure value is supplied to the digital indicator 4.
Предлагаемое скважинное устройство для измерения и контроля давления на приеме погружного насоса имеет простую конструкцию, отсутствие активных электронных элементов в погружном блоке существенно повышает надежность его работы. При этом обеспечивается сохранение погрешности значений показаний давления неизменным при уменьшении сопротивления изоляции линии связи от 10 мОм вплоть до аварийного значения - 30 кОм.The proposed downhole device for measuring and monitoring the pressure at the submersible pump intake has a simple design, the absence of active electronic elements in the submersible block significantly increases the reliability of its operation. This ensures that the error in the values of the pressure readings remains unchanged when the insulation resistance of the communication line decreases from 10 mOhm up to the emergency value of 30 kOhm.
Источники информацииInformation sources
1. Присяжнюк Н.И. и др. Стационарное глубинное устройство контроля давления в скважине, эксплуатируемой погружным электронасосом. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности: Реферативный научно-технический сборник. - М.: ВНИИОЭНГ, 1975, №7, с.14-17.1. Prisyazhnyuk N.I. et al. Stationary downhole pressure control device in a well operated by a submersible electric pump. Automation and telemechanization of the oil industry: Abstract scientific and technical collection. - M.: VNIIOENG, 1975, No. 7, p.14-17.
2. Разуваевский В.В. и др. Некоторые аспекты модернизации термометрической системы ТМС-3. Нефтяная промышленность: Научно-технический информационный сборник, вып.1 - М., 1989, с.1-3.2. Razuvaevsky V.V. and others. Some aspects of the modernization of the thermometric system TMS-3. Oil industry: Scientific and technical information collection, issue 1 - M., 1989, p.1-3.
3. SU, авторское свидетельство №1640389, МПК Е21В 47/00, 1991 г.3. SU, copyright certificate No. 1640389, IPC Е21В 47/00, 1991
4. SU, авторское свидетельство №1652525, МПК Е21B 47/06, 1991 г.4. SU, copyright certificate No. 1652525, IPC E21B 47/06, 1991
5. RU, патент России №2099522, МПК Е21В 47/06, Е21В 47/00, 1997 г. (прототип).5. RU, Russian patent No. 2099522, IPC ЕВВ 47/06, ЕВВ 47/00, 1997 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005130963/03A RU2301888C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005130963/03A RU2301888C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005130963A RU2005130963A (en) | 2007-04-10 |
| RU2301888C1 true RU2301888C1 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=38000151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005130963/03A RU2301888C1 (en) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2301888C1 (en) |
-
2005
- 2005-10-05 RU RU2005130963/03A patent/RU2301888C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГРАЧЕВ Ю.В. и др. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. - М.: Недра, 1968, с.22-40, 291-308. КРИЧКЕ В.О. Глубинный стационарный манометр-термометр для установок ЭЦН. - "Известия ВУЗов. Нефть и газ", 1988, № 2, с.45-49. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005130963A (en) | 2007-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6373261B1 (en) | Two-wire level transmitter | |
| CN109564121B (en) | Drive circuit, transducer electronics formed thereby, and measurement system formed thereby | |
| EP2145161B1 (en) | Magnetic flowmeter transmitter with output verification circuitry | |
| US8525560B2 (en) | Driver circuit for a measuring transducer as well as measuring system formed therewith | |
| MXPA97009323A (en) | Two alamb level transmitter | |
| US10378336B2 (en) | System and method for real-time condition monitoring of an electric submersible pumping system | |
| JP2016511425A (en) | Electromagnetic flowmeter with automatic adjustment function based on detected complex impedance | |
| RU178244U1 (en) | Downhole measuring device of an electric submersible pump installation | |
| US4198621A (en) | Electrical remote sensing system | |
| RU2301888C1 (en) | Downhole device for pressure measurement and control at submersible pump intake | |
| RU2384939C2 (en) | Signal transmission method | |
| RU2099522C1 (en) | Downhole device for monitoring temperature of submersible electric motor and pressure at pump intake | |
| CA2915722C (en) | Monitoring a well flow device by fiber optic sensing | |
| EA024092B1 (en) | Telemetric information transmission system | |
| CN111512170A (en) | Power conversion device, rotating electric machine system using the same, and diagnostic method therefor | |
| US11572920B2 (en) | Electric machine control using long cables | |
| RU2373645C2 (en) | Method and device for signals transmission | |
| RU2538013C1 (en) | Telemetry system of operated well | |
| RU167958U1 (en) | Borehole high-temperature telemetry device for monitoring the production of high-viscosity hydrocarbons | |
| CN211855455U (en) | Magnetic flowmeter | |
| RU67636U1 (en) | TELEMETRIC INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM | |
| RU2193655C2 (en) | Method of well electric logging in course of drilling and device for method embodiment | |
| RU2691245C1 (en) | Downhole measuring device cooling method | |
| US20240084804A1 (en) | Measurement node, monitoring network, master electronic board, dielectric oil contamination detection sensor, and monitoring system of a scp | |
| US10329894B2 (en) | Base gauge and multiple remote sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071006 |