RU2310096C1

RU2310096C1 - Protection device of electric submersible pumping unit

Info

Publication number: RU2310096C1
Application number: RU2006123749/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Яковлевич Либкин (RU); Михаил Яковлевич Либкин; Анатолий Константинович Пономарев (RU); Анатолий Константинович Пономарев
Original assignee: Михаил Яковлевич Либкин; Анатолий Константинович Пономарев
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-11-10

Abstract

FIELD: oil producing and processing industries; pump building.

SUBSTANCE: invention relates to method of protection of submersible pumping unit operating under conditions affecting serviceability of its systems, mainly, when operating in wells. Proposed protection device contains submersible electric motor connected with electrohydraulic pump, control unit and submersible electric motor switch-off device. Current transformer is installed in circuit o submersible electric motor to output of which time interval analyzer is connect to measure time intervals between measurements of current pulses of submersible electric motor when working member of electrohydraulic pump changes over from "working stroke" to "reverse stroke" and back. Time interval analyzer is connected by output through actuating circuit to control unit and, through the latter, to device switching off submersible electric motor with possibility of disconnection of submersible electric motor when preset value of time interval of change over of working member of electrohydraulic pump from "working stroke: to "reverse stroke" and back is exceeded.

EFFECT: improved reliability of protection device, reduced cost of equipment.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к способам защиты погружного насосного агрегата от работы в условиях, угрожающих работоспособности его систем, преимущественно работающих в скважинах, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.The invention relates to the field of pump engineering, in particular to methods of protecting a submersible pump unit from operation in conditions that threaten the operability of its systems, mainly working in wells, and can be used in the oil refining industry.

Известна система защиты погружного насосного агрегата, установленного в скважине с устьевой задвижкой, включающая измерение величины потребляемого электроприводом насоса тока, формирование сигнала, управляющего его отключением, сравнение сигнала с пороговой величиной и отключение электронасоса (см. авторское свидетельство SU №802619, кл. F04D 15/00, 07.02.1981).A known protection system for a submersible pump unit installed in a well with a wellhead valve, including measuring the current consumed by the electric drive of the pump, generating a signal that controls its shutdown, comparing the signal with a threshold value and turning off the electric pump (see copyright certificate SU No. 802619, class F04D 15 / 00, 02/07/1981).

Однако известная система защиты не учитывает индивидуальных особенностей используемого насоса, погружного электродвигателя, блока управления с ячейками защиты от срыва подачи и субблока измерений и питания, предназначенного для измерения предварительно установленных контрольных величин измеряемых параметров защиты от перегрузки и недогрузки, что сужает возможности использования данной системы защиты электроприводного погружного насосного агрегата.However, the known protection system does not take into account the individual characteristics of the pump, submersible motor, control unit with cells for protection against supply disruption and a subunit of measurements and power, designed to measure preset control values of the measured parameters of protection against overload and underload, which narrows the possibilities of using this protection system electric submersible pump unit.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство защиты электроприводного погружного насосного агрегата, содержащее датчик температуры, датчик давления, датчик вибрации, масштабный усилитель, блок регулирования, генератор импульсов, преобразователь напряжения в постоянный ток, преобразователь давления в напряжение, преобразователь температуры в напряжение, преобразователь вибрации в напряжение, многоразрядный счетчик, выходы разрядов которого подключены к входам соответствующих схем «И-ИЛИ» для образования временных интервалов, блок регулирования, который в случае снижения давления ниже допустимого выключает питание погружного электродвигателя, а при возрастании давления при достижении им заданного значения включает его питание, в случае превышения величины температуры заданного значения отключает электродвигатель и аналогичным образом осуществляет режим контроля вибрации (см. патент RU №2146071, кл. Н02Н 7/08, 27.02.2000).The closest in technical essence to the claimed device is a protection device for an electric drive submersible pump unit containing a temperature sensor, pressure sensor, vibration sensor, scale amplifier, control unit, pulse generator, voltage to DC converter, pressure to voltage converter, temperature to voltage converter , a converter of vibration into voltage, a multi-bit counter, the outputs of the discharges of which are connected to the inputs of the corresponding AND-OR circuits d I am setting up time intervals, the control unit, which, in the event of a decrease in pressure below the permissible level, turns off the power to the submersible motor, and when the pressure rises when it reaches the set value, it turns on its power, in case of exceeding the temperature value of the set value, it turns off the motor and similarly performs vibration control mode ( see patent RU No. 2146071, CL H2N 7/08, 02.27.2000).

Однако данное устройство защиты, как и предыдущее, учитывает только параметры работы насоса непрерывного действия (центробежного или винтового) и не принимает во внимание параметры работы электрогидроприводного поршневого (плунжерного) или диафрагменного насоса, что делает невозможным наземный контроль работоспособности и снижает надежность работы данного насосного агрегата.However, this protection device, like the previous one, takes into account only the operation parameters of a continuous pump (centrifugal or screw) and does not take into account the operation parameters of an electrohydraulic piston (plunger) or diaphragm pump, which makes ground monitoring of operability impossible and reduces the reliability of this pump unit .

Задачей изобретения является создание устройства защиты, которое учитывало бы конкретные характеристики работы погружного электрогидроприводного насоса, в частности временную характеристику хода его рабочего органа (плунжера или диафрагмы).The objective of the invention is to provide a protection device that would take into account the specific characteristics of the submersible electrohydraulic drive pump, in particular the temporal characteristics of the stroke of its working body (plunger or diaphragm).

Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является обеспечение наземного контроля функционирования и повышение надежности насосного агрегата, а также существенное удешевление оборудования устройства защиты.The technical result achieved by the implementation of this invention is to provide ground control of the functioning and increase the reliability of the pump unit, as well as a significant reduction in the cost of the equipment of the protection device.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство защиты электроприводного погружного насосного агрегата содержит погружной электродвигатель, соединенный с электрогидроприводным насосом, блок регулирования и устройство отключения погружного электродвигателя, при этом в цепи погружного электродвигателя установлен трансформатор тока, к выходу которого подключен анализатор временных интервалов для измерения последних между измерениями импульсов тока погружного электродвигателя в моменты перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот, причем выходом анализатор временных интервалов подключен посредством исполнительной цепи к блоку регулирования и через последний - к устройству отключения погружного электродвигателя с возможностью отключения погружного электродвигателя при превышении заданного значения временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the protection device of the electric submersible pump unit contains a submersible motor connected to the electrohydraulic pump, a control unit and a shutdown device for the submersible motor, while a current transformer is installed in the circuit of the submersible motor, the output of which is connected time interval analyzer for measuring the latest between measurements of current pulses of a submersible motor at the moment s the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump from the “working stroke” state to the “reverse stroke” state and vice versa, with the output of the time interval analyzer being connected via an executive circuit to the control unit and through the latter to a submersible motor shutdown device with the possibility of shutting off the submersible motor when the specified value is exceeded the values of the time interval for the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump from the "stroke" to the "reverse stroke" state and by.

В ходе проведенного анализа работы различных устройств защиты электроприводного погружного насосного агрегата было выявлено, что устройство защиты может быть значительно упрощено за счет выявления наиболее характерной контролируемой величины работы электроприводного погружного насосного агрегата, причем момент перехода рабочего органа из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот достаточно точно фиксируется по характерным импульсам тока в электрической цепи погружного электродвигателя. При этом было установлено, что заданное значение временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот является именно такой характерной контролируемой величиной, по которой можно сделать вывод о состоянии работы электроприводного погружного насосного агрегата, поскольку и нарушение в работе самого электрогидроприводного насоса, и нарушение в работе погружного электродвигателя приводят к изменению заданного значения временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот. Таким образом установка в цепи погружного электродвигателя трансформатора тока и подключение к выходу последнего анализатора временных интервалов для измерения последних между измерениями импульсов тока погружного электродвигателя в моменты перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот позволяет посредством блока регулирования подключенного к устройству отключения погружного электродвигателя отключать питание погружного электродвигателя при превышении заданного значения временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот.In the course of the analysis of the operation of various protection devices of the electric submersible pump unit, it was revealed that the protection device can be greatly simplified by identifying the most characteristic controlled value of the electric drive submersible pump unit, and the moment the working body transitions from the “stroke” state to the “reverse” state stroke ”and vice versa is quite accurately recorded by the characteristic current pulses in the electric circuit of the submersible motor. It was found that the set value of the time interval for the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump from the “stroke” to the “reverse stroke” state and vice versa is just such a characteristic controlled quantity by which it can be concluded about the state of operation of the electric drive submersible pump unit, since and a malfunction in the operation of the electro-hydraulic pump itself, and a malfunction in the operation of the submersible electric motor lead to a change in the set value of the time interval yes elektrogidroprivodnogo pump working organ from the "stroke" in state "reverse" and vice versa. Thus, the installation of a current transformer in the circuit of a submersible electric motor and connection to the output of the last analyzer of time intervals for measuring the last between the current pulses of the submersible motor at the moments when the working element of the electrohydraulic drive pump changes from the "stroke" to the "reverse stroke" state and vice versa allows regulation of the submersible motor connected to the shutdown device, turn off the power to the submersible motor when exceeding the set value of the time interval for the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump from the "stroke" to the "reverse stroke" state and vice versa.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство защиты электроприводного погружного насосного агрегата содержит погружной электродвигатель 1, соединенный с электрогидроприводным насосом 2, и устройство 3 отключения погружного электродвигателя 1 с блоком регулирования. В цепи погружного электродвигателя 1 установлен трансформатор тока 4, к выходу которого подключен анализатор временных интервалов 5 для измерения последних между измерениями импульсов тока погружного электродвигателя 1 в моменты перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот. Выходом анализатор временных интервалов 5 подключен посредством исполнительной цепи 6 к блоку регулирования (не показан) и через последний - к устройству 3 отключения погружного электродвигателя 1 с возможностью отключения погружного электродвигателя 1 при превышении заданного значения временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот.The protection device of an electric drive submersible pump unit comprises a submersible electric motor 1 connected to an electric hydraulic pump 2, and a device 3 for disconnecting the submersible electric motor 1 with a control unit. A current transformer 4 is installed in the circuit of the submersible motor 1, to the output of which a time interval analyzer 5 is connected to measure the last pulses of the current between the current pulses of the submersible motor 1 at the moments when the working element of the electrohydraulic drive pump changes from the "stroke" state to the "reverse stroke" state and vice versa. By the output, the time interval analyzer 5 is connected via an executive circuit 6 to a control unit (not shown) and through the latter to a device 3 for switching off a submersible electric motor 1 with the possibility of turning off a submersible electric motor 1 when the set value for the time interval of the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump from the “stroke” state is exceeded "To the" reverse stroke "state and vice versa.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Предварительно в анализатор 5 временных интервалов вводят заданное значение временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса 2 из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот. В ходе работы насосного агрегата проводится постоянный контроль указанного выше временного интервала и его сравнения с заданной его величиной. При изменении значения временного интервала перехода рабочего органа электрогидроприводного насоса 2 из состояния «рабочий ход» в состояние «обратный ход» и наоборот от заданного, вызванного, например, нарушением в работе какого-либо узла насосного агрегата, дается команда на отключение погружного электродвигателя 1 и, таким образом, остановка работы электрогидроприводного насоса 2.Preliminarily, a predetermined value of the time interval for the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump 2 from the “stroke” state to the “reverse stroke” state and vice versa is entered into the analyzer 5 time intervals. During the operation of the pumping unit, constant monitoring of the above time interval and its comparison with a given value is carried out. When changing the value of the time interval for the transition of the working body of the electrohydraulic drive pump 2 from the “stroke” state to the “reverse stroke” state and vice versa from the predetermined one, caused, for example, by a malfunction of a pump unit assembly, a command is given to turn off the submersible motor 1 and thus stopping the operation of the electro-hydraulic pump 2.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности там, где в качестве скважинного оборудования применяются электроприводные погружные насосные агрегаты для обеспечения наземного контроля работы последних и их защиты.The present invention can be used in the oil industry where electric submersible pumping units are used as downhole equipment to provide ground control of the latter and their protection.

Claims

A protection device for an electric drive submersible pump unit, comprising a submersible electric motor connected to an electric hydraulic pump, a control unit and a shutdown device for a submersible electric motor, characterized in that a current transformer is installed in the circuit of the submersible electric motor, to the output of which a time interval analyzer is connected to measure the last between current pulse measurements submersible motor at the moments of transition of the working body of the electrohydraulic pump from “working stroke” to the “reverse stroke” state and vice versa, the output of which the time interval analyzer is connected via an executive circuit to the control unit and through the latter to a shutdown device of a submersible electric motor with the ability to turn off a submersible electric motor when the set value of the time interval for the transition of the working body of the electric hydraulic pump is exceeded from the “working stroke” state to the “reverse stroke” state and vice versa.