RU2554692C1 - Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control - Google Patents
Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554692C1 RU2554692C1 RU2014119624/06A RU2014119624A RU2554692C1 RU 2554692 C1 RU2554692 C1 RU 2554692C1 RU 2014119624/06 A RU2014119624/06 A RU 2014119624/06A RU 2014119624 A RU2014119624 A RU 2014119624A RU 2554692 C1 RU2554692 C1 RU 2554692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- output
- control station
- submersible electric
- frequency converter
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, а именно к электрооборудованию куста нефтяных скважин, и может быть использовано для механизированной добычи пластовой жидкости из скважин, входящих в куст, с помощью установок погружных электронасосовThe invention relates to oil-producing equipment, in particular to electrical equipment of an oil well cluster, and can be used for mechanized production of formation fluid from wells entering a cluster using submersible electric pump installations
Из предшествующего уровня техники известно электрооборудование для добычи пластовой жидкости из скважин, состоящее для каждой скважины из установки погружных электронасосов, подключенной через повышающий трансформатор и кабель к станции управления (СУ), устанавливаемой в непосредственной близости от скважины и оснащенной средствами местной автоматики и защиты, в частности средствами, обеспечивающими автоматический запуск двигателя установки погружного электронасоса при возобновлении питания электроэнергией или восстановления уровня в скважине после срыва подачи [Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция) - Изд. «Недра», 1968. - Стр. 224-243].From the prior art, electrical equipment for producing reservoir fluid from wells is known, consisting of a submersible electric pump installation for each well connected via a step-up transformer and cable to a control station installed in the immediate vicinity of the well and equipped with local automation and protection means, in particular, means providing automatic start of the engine of the installation of a submersible electric pump when renewing power supply or restoring ur a sheep in the well after a feed failure [A. Bogdanov Submersible centrifugal electric pumps for oil production (calculation and design) - Ed. "The bowels", 1968. - Page 224-243].
В известном решении в электроприводе установки погружного насоса используется асинхронный электродвигатель (АД) с питанием непосредственно от сети через контактор станции управления прямого пуска (СУПП). Такое решение имеет низкую энергоэффективность и в нем отсутствует возможность регулирования отбором.In a known solution, an asynchronous electric motor (HELL) is used in the electric drive of the submersible pump installation, powered directly from the network through the contactor of the direct start control station (SUPP). This solution has low energy efficiency and there is no possibility of regulation by selection.
Куст образуют несколько близко друг от друга расположенных скважин для добычи нефти. Кустовая площадка, как правило, обустраивается следующим образом [Абрамов Г.С., Барычев А.В. Практическая расходометрия в нефтяной промышленности. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2002. - Стр.28, 29, 36-40, 165-171]. На кустовой площадке находится несколько нефтедобывающих скважин, оснащенных установками погружных электронасосов, основными элементами которых являются насос, электродвигатель, кабель, трансформатор и станция управления (СУ). Все добывающие скважины подключаются к групповым замерным установкам, обеспечивающим периодический контроль дебита каждой отдельной скважины. В кусте может насчитываться до 30 скважин.The bush is formed by several closely spaced wells for oil production. The bush site, as a rule, is equipped as follows [G. Abramov, A. V. Barychev Practical flow measurement in the oil industry. - M.: VNIIOENG OJSC, 2002. - Pages 28, 29, 36-40, 165-171]. On the well pad there are several oil wells equipped with submersible electric pump installations, the main elements of which are a pump, an electric motor, a cable, a transformer and a control station (SU). All producing wells are connected to group metering units that provide periodic monitoring of the flow rate of each individual well. There can be up to 30 wells in a bush.
Стремление к оптимальному отбору пластовой жидкости привело к применению частотных СУ для регулирования частоты вращения установок погружных электронасосов, а стремление повысить энергоэффективность последних - к замене АД с частотной СУ на вентильный двигатель (ВД) [Гинзбург М.Я., Павленко В.И. Факторы, обеспечивающие снижение энергопотребления УЭЦН при замене в них ПЭД на ВЭД // Инженерная практика. 2010. №8. - С.18-23]. При использовании вентильного двигателя обеспечивается более высокий КПД привода и хорошие регулировочные характеристики. Погружная часть ВД представляет собой синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, у которого токи в обмотках формируются частотной СУ либо по сигналам электронного датчика положения ротора, либо путем анализа токов и напряжений на выходе частотной СУ (векторное управление). Замена АД с частотной СУ на ВД позволяет, с учетом уменьшения потерь в кабеле и трансформаторе, повысить энергоэффективность установок погружных электронасосов на 11-13%, в зависимости от длины кабеля.The desire for optimal selection of formation fluid led to the use of frequency control systems for regulating the rotation speed of submersible electric pump installations, and the desire to increase the energy efficiency of the latter - to the replacement of blood pressure with frequency control by a valve motor (GD) [Ginzburg M.Ya., Pavlenko V.I. Factors ensuring the reduction of energy consumption of ESPs when replacing PED with FEA in them // Engineering Practice. 2010. No8. - S.18-23]. When using a valve motor, a higher drive efficiency and good adjusting characteristics are provided. The submersible part of the VD is a synchronous motor with excitation from permanent magnets, in which the currents in the windings are formed by the frequency control system either by the signals of the electronic rotor position sensor or by analyzing the currents and voltages at the output of the frequency control system (vector control). Replacing the AM with a frequency control system by a VD allows, taking into account the reduction of losses in the cable and transformer, to increase the energy efficiency of submersible electric pump installations by 11-13%, depending on the cable length.
Также известно электрооборудование, в котором универсальная станция управления погружными электронасосами, включающая преобразователь частоты и управляющий контроллер, позволяет регулировать частоту вращения как асинхронными, так и вентильными двигателями и за счет этого оптимизировать отбор пластовой жидкости [См., например, RU 2303715 С1, опубл. 15.03.2010]. Преобразователь частоты, как правило, включает последовательно соединенные выпрямитель, фильтр звена постоянного тока и инвертор.It is also known electrical equipment in which a universal control station for submersible electric pumps, including a frequency converter and a control controller, allows you to adjust the speed of both asynchronous and valve motors and thereby optimize the selection of formation fluid [See, for example, RU 2303715 C1, publ. 03/15/2010]. The frequency converter typically includes a series-connected rectifier, a DC link filter, and an inverter.
Недостатком применения частотных, в том числе универсальных, станций управления является резкое увеличение стоимости электрооборудования куста нефтяных скважин. Так, в настоящее время стоимость СУПП примерно в 5-7 раз меньше стоимости СУ с преобразователем частоты на ту же мощность.The disadvantage of using frequency, including universal, control stations is a sharp increase in the cost of electrical equipment for an oil well cluster. So, at present, the cost of a control system is approximately 5-7 times less than the cost of a control system with a frequency converter for the same power.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является электрооборудование для подъема пластовой жидкости на кусте скважин, состоящем, по крайней мере, из двух скважин, включающее в себя установки погружных электронасосов по числу скважин, каждая установка погружных электронасосов через кабель и повышающий трансформатор связана с наземной станцией управления, подключенной к питающей сети [Дроздов А.Н., Ермолаев А.И., Булатов Г.Г. Новая технология механизированной насосной эксплуатации обводненных газовых скважин для добычи низконапорного газа в осложненных условиях // Территория нефтегаз. 2008. №6. - С.54-57].Closest to the proposed invention is electrical equipment for lifting formation fluid on a wellbore, consisting of at least two wells, including the installation of submersible electric pumps in the number of wells, each installation of submersible electric pumps through a cable and a step-up transformer is connected to a ground control station, connected to the supply network [Drozdov AN, Ermolaev AI, Bulatov GG New technology for mechanized pumping of waterlogged gas wells for the production of low-pressure gas in difficult conditions // Territory neftegaz. 2008. No. 6. - S. 54-57].
Однако в указанном прототипе электрооборудование куста нефтяных скважин имеет высокую стоимость, обусловленную применением частотных СУ и, кроме того, низкую энергоэффективность при использовании АД.However, in this prototype, the electrical equipment of the oil well cluster has a high cost due to the use of frequency control systems and, in addition, low energy efficiency when using BP.
Известен способ управления электрооборудованием для подъема пластовой жидкости, включающий запуск установок погружных электронасосов и регулирование через наземную станцию управления с преобразователем частоты [См., например, RU 2303715 С1, опубл. 15.03.2010].A known method of controlling electrical equipment for raising formation fluid, including starting the installation of submersible electric pumps and regulating through a ground control station with a frequency converter [See, for example, RU 2303715 C1, publ. 03/15/2010].
Недостатком способа является резкое увеличение стоимости электрооборудования куста нефтяных скважин из-за необходимости применения для каждой установки погружных электронасосов дорогостоящей СУ с частотным регулированием.The disadvantage of this method is a sharp increase in the cost of electrical equipment for an oil well cluster due to the need for the use of an expensive SU with frequency regulation for each submersible electric pump installation.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ управления электрооборудованием для подъема пластовой жидкости на кусте скважин, включающий запуск установок погружных электронасосов путем подключения входящих в их состав электродвигателей к соответствующей наземной станции управления прямого пуска (СУПП), обеспечивающей контроль параметров режима работы [Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция) - Изд. «Недра», 1968. - Стр. 224-243].The closest analogue to the claimed method is a method of controlling electrical equipment for raising formation fluid at a wellbore, including starting submersible electric pump installations by connecting the electric motors included in their composition to the corresponding direct-start ground control station (SUPP), which provides monitoring of operating mode parameters [A. Bogdanov. BUT. Submersible centrifugal electric pumps for oil production (calculation and design) - Ed. "The bowels", 1968. - Page 224-243].
Однако при описанном в прототипе способе управления электрооборудованием установка погружного электронасоса имеет низкую энергоэффективность и отсутствует возможность регулирования отбором.However, when the method of controlling electrical equipment described in the prototype, the installation of a submersible electric pump has low energy efficiency and there is no possibility of selection control.
Задачей настоящей группы изобретений является повышение энергоэффективности и снижение стоимости электрооборудования куста нефтяных скважин при обеспечении возможности регулирования отбора.The objective of this group of inventions is to increase energy efficiency and reduce the cost of electrical equipment of the oil well cluster while providing the ability to control selection.
Указанный технический результат достигается тем, что в электрооборудовании для подъема пластовой жидкости на кусте скважин, состоящем, по крайней мере, из двух скважин, включающем в себя установки погружных электронасосов по числу скважин, каждая установка погружных электронасосов через кабель и повышающий трансформатор связана с соответствующей наземной станцией управления, подключенной к питающей сети, наземные станции управления выполнены как станции управления прямого пуска (СУПП) с контактором сети для подключения установок погружных электронасосов к питающей сети, электрооборудование дополнительно снабжено управляющим контроллером, по крайней мере, одной станцией управления с преобразователем частоты (СУПЧ), обеспечивающей запуск и регулирование частоты вращения установки погружного электронасоса по выходным сигналам управляющего контроллера и подключенной через дополнительный повышающий трансформатор к питающей сети, и блоком управляемых контакторов, число контакторов в котором соответствует числу СУПП, электродвигатели установок погружных электронасосов выполнены синхронными с постоянными магнитами на роторе, СУПП снабжены контроллерами, содержащими каналы информации о режиме работы скважины и связанные с управляющим контроллером входы и выходы, при этом СУПП выполнены с возможностью сохранения питания контроллеров при отключении контактора сети СУПП, в блоке контакторов входные выводы силовых контактов контакторов соединены с соответствующим силовым выходом СУПЧ, их выходные выводы соединены соответственно с выходом соответствующей СУПП, а управляющие цепи контакторов блока контакторов и СУПП связаны с выходом управляющего контроллера.The specified technical result is achieved by the fact that in electrical equipment for raising the reservoir fluid at the wellbore, consisting of at least two wells, including the installation of submersible electric pumps according to the number of wells, each installation of submersible electric pumps through a cable and a step-up transformer is connected to the corresponding ground control station connected to the mains supply, ground control stations are designed as direct start-up control stations (СУПП) with a network contactor for connecting installations external electric pumps to the mains supply, the electrical equipment is additionally equipped with a control controller, at least one control station with a frequency converter (SFC), which starts and regulates the speed of the submersible electric pump installation by the output signals of the control controller and is connected via an additional step-up transformer to the mains, and a block of controlled contactors, the number of contactors in which corresponds to the number of SUPP, electric motors of submersible electron the pumps are synchronous with permanent magnets on the rotor, the control system is equipped with controllers containing channels of information about the well operating mode and the inputs and outputs associated with the control controller, while the control system is designed to save power to the controllers when the contactor of the control system is disconnected, the input terminals of the power are in the contactor block the contactors of the contactors are connected to the corresponding power output of the control system, their output terminals are connected respectively to the output of the corresponding control system, and the control circuits of the contactors are and contactors and EMM associated with the output of the master controller.
Кроме того, в частном случае реализации, в электрооборудовании станции управления прямого пуска могут быть выполнены с возможностью отключения от сети при отклонении контролируемого параметра режима работы скважины от заданного предельного значения.In addition, in the particular case of implementation, in the electrical equipment of the direct start-up control station, they can be made capable of being disconnected from the network when the controlled parameter of the well operating mode deviates from a predetermined limit value.
Кроме того, в частном случае реализации, в электрооборудовании управляющий контроллер может быть включен в состав станции управления с преобразователем частоты.In addition, in the particular case of implementation, in electrical equipment, the control controller can be included in the control station with a frequency converter.
С помощью предлагаемого электрооборудования реализуется принципиально новый способ управления электрооборудованием для подъема пластовой жидкости на кусте скважин, включающий запуск установок погружных электронасосов путем подключения входящих в их состав электродвигателей к соответствующей наземной станции управления прямого пуска (СУПП), обеспечивающей контроль параметров режима работы, согласно которому установки погружных электронасосов оснащают синхронными электродвигатели с постоянными магнитами на роторе, запуск осуществляют поочередно с помощью дополнительной станции управления с преобразователем частоты (СУПЧ), подключенной к сети и связанной с СУПП каждой установки погружных электронасосов, последовательно производя следующие операции с каждой их них: запускаемую установку погружного электронасоса подключают к выходу СУПЧ, увеличивают частоту и амплитуду напряжения на выходе СУПЧ до тех пор, пока оно по величине и фазе не совпадет с напряжением сети, затем подключают установку погружного электронасоса к сети через соответствующую СУПП, после чего запущенную установку погружного электронасоса отключают от СУПЧ.Using the proposed electrical equipment, a fundamentally new method of controlling electrical equipment for raising reservoir fluid at a wellbore is implemented, which includes starting submersible electric pump installations by connecting the electric motors included in their composition to the corresponding direct-start ground control station (SUPP), which provides control of operating mode parameters, according to which the installation submersible electric pumps are equipped with synchronous motors with permanent magnets on the rotor; they are rotated alternately with the help of an additional control station with a frequency converter (CLL) connected to the network and connected to the control system of each installation of submersible electric pumps, sequentially performing the following operations with each of them: the starting installation of the submersible electric pump is connected to the control system output, the frequency and voltage amplitude are increased by the control system output until it coincides in magnitude and phase with the mains voltage, then the installation of the submersible electric pump is connected to the network through the appropriate control system, after which about the launched installation of a submersible electric pump is disconnected from the control system.
При этом в случае фиксации какой-либо СУПП отклонения контролируемого параметра режима работы скважины от предельного заданного значения устанавливают на выходе СУПЧ напряжение равным по амплитуде и фазе напряжению сети, подключают установку погружного электронасоса выявленной скважины с отклонениями к выходу СУПЧ и отключают от выхода соответствующей СУПП, повышают либо понижают частоту и амплитуду напряжения на выходе СУПЧ и поддерживают режим до тех пор, пока контролируемый параметр режима работы скважины не достигнет заданного значения, после чего уменьшают либо повышают амплитуду и частоту напряжения на выходе СУПЧ до значения, по амплитуде и фазе равного напряжению сети, а затем последовательно подключают установку погружного электронасоса к сети через соответствующую СУПП и отключают от СУПЧ.In this case, in the case of fixing any type of control system deviation of the monitored parameter of the well operation mode from the limit set value, the voltage at the output of the control system is set equal to the voltage and amplitude of the mains voltage, the installation of the submersible electric pump of the identified well with deviations is connected to the control circuit and disconnect from the output of the corresponding control system increase or decrease the frequency and amplitude of the voltage at the control unit output and maintain the mode until the controlled parameter of the well operation mode reaches the specified values, then reduce or increase the amplitude and frequency of the voltage at the control unit output to a value equal in amplitude and phase to the mains voltage, and then sequentially connect the submersible electric pump installation to the network through the corresponding control system and disconnect it from the control system.
Сущность изобретений поясняется чертежом, на котором показана структурная схема электрооборудования для подъема пластовой жидкости на кусте скважин.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of electrical equipment for raising the reservoir fluid in the wellbore.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Электрооборудование для подъема пластовой жидкости на кусте скважин, состоящем, по крайней мере, из двух нефтегазовых скважин 1, включает в себя установки 2 погружных электронасосов по числу N (где N - число нефтегазовых скважин на кусте скважин, N≥2) нефтегазовых скважин 1.The electrical equipment for raising the reservoir fluid in the well cluster, consisting of at least two oil and gas wells 1, includes the installation of 2 submersible electric pumps in the number N (where N is the number of oil and gas wells in the well cluster, N≥2) of oil and gas wells 1.
Каждая установка 2 погружных электронасосов (УПН) через повышающий трансформатор 3 связана с наземной станцией 4 управления прямого пуска (СУПП), подключенной к питающей сети. Каждая СУПП 4 содержит контактор 5 сети для подключения установок 2 погружных электронасосов через повышающий трансформатор 3 и кабель 6 к питающей сети. Электрооборудование дополнительно содержит управляющий контроллер 7, по крайней мере, одну станцию 8 управления с преобразователем частоты (СУПЧ), служащую для запуска и регулирования частоты вращения установок погружного электронасоса по выходным сигналам управляющего контроллера 7, блок 9 управляемых контакторов, дополнительный повышающий трансформатор 10. Дополнительный повышающий трансформатор 10 включен между сетью и цепью питания СУПЧ 8 и имеет выходное напряжение на 25-30% выше напряжения сети. Выходная мощность СУПЧ 8 и повышающего трансформатора 10 должна превышать потребляемую мощность на входе трансформатора 3 самой мощной установки 2 погружного электронасоса куста скважин 1 на величину, достаточную для увеличения его производительности на 20-30%. Блок 9 управляемых контакторов выполнен с числом контакторов 11, равным числу N нефтегазовых скважин на кусте скважин и, следовательно, количеству СУПП 4, а также числу установок 2 погружных электронасосов. На кусте скважин каждая СУПП 4 снабжена контроллером 12 и выполнена с возможностью сохранения питания контроллеров 12 при размыкании силовых контактов контактора 5 сети в СУПП 4. Электродвигатели 13 установок 2 погружных электронасосов выполнены синхронными с постоянными магнитами на роторе. Контроллеры 12 всех СУПП 4 имеют входы 14 и выходы 15, связанные с управляющим контроллером 7, и каналы 16 информации о режиме работы скважины 1.Each installation of 2 submersible electric pumps (UPN) through a step-up transformer 3 is connected to a ground control station 4 direct start (CUP) connected to the mains. Each СУПП 4 contains a network contactor 5 for connecting units 2 of submersible electric pumps through a step-up transformer 3 and cable 6 to the supply network. The electrical equipment additionally contains a control controller 7, at least one control station 8 with a frequency converter (SCLC), which serves to start and control the speed of the submersible electric pump installations by the output signals of the control controller 7, a block 9 of controlled contactors, an additional step-up transformer 10. Additional step-up transformer 10 is connected between the network and the power supply circuit of SUPCH 8 and has an output voltage 25-30% higher than the mains voltage. The output power of the control system 8 and the step-up transformer 10 must exceed the power consumption at the input of the transformer 3 of the most powerful installation 2 of the submersible electric wellbore pump 1 by an amount sufficient to increase its productivity by 20-30%. Block 9 of the controlled contactors is made with the number of contactors 11 equal to the number N of oil and gas wells in the wellbore and, consequently, the number of SUPP 4, as well as the number of installations 2 of submersible electric pumps. On the well cluster, each CUP 4 is equipped with a controller 12 and is configured to save power to the controllers 12 when opening the power contacts of the network contactor 5 in the CUP 4. The electric motors 13 of the installations of 2 submersible electric pumps are made synchronous with permanent magnets on the rotor. The controllers 12 of all the SUUP 4 have inputs 14 and outputs 15 associated with the control controller 7, and channels 16 of information about the operating mode of the well 1.
Первые (входные) выводы главных (силовых) контактов контакторов 11 блока 9 управляемых контакторов объединены соответственно и соединены с соответствующим силовым выходом СУПЧ 8, вторые (выходные) выводы главных (силовых) контакты контакторов 11 блока 9 соединены соответственно с выходом соответствующей СУПП 4.The first (input) conclusions of the main (power) contacts of the contactors 11 of the block 9 of the controlled contactors are combined respectively and connected to the corresponding power output of the control unit 8, the second (output) conclusions of the main (power) contacts of the contactors 11 of the block 9 are connected respectively to the output of the corresponding control system 4.
Управляющие цепи контакторов 11 блока 9 управляемых контакторов и контакторов 5 сети всех СУПП (на чертеже условно не показаны) связаны с выходом управляющего контроллера 7. Таким образом, контакторы 5 сети и контакторы 11 блока 9 управляемых контакторов составляют пары на каждую УПН, один для подключения напрямую к сети, другой - для подключения к преобразователю частоты станции управления 8.The control circuits of the contactors 11 of the block 9 of the controlled contactors and contactors 5 of the network of all the control systems (not shown conditionally in the drawing) are connected to the output of the control controller 7. Thus, the contactors 5 of the network and the contactors 11 of the block 9 of the controlled contactors make up pairs for each UPN, one for connecting directly to the network, the other to connect to the frequency converter of the control station 8.
Электрооборудование для подъема пластовой жидкости на кусте скважин также может включать СУПП 4, которые выполнены с возможностью отключения от сети питания при отклонении контролируемого параметра режима работы скважины 1 (например, увеличении динамического уровня) от заданного предельного значения. Как правило, такие возможности имеются у большинства современных СУПП.Electrical equipment for raising the reservoir fluid at the wellbore may also include CUPP 4, which are configured to disconnect from the power supply when the controlled parameter of the operating mode of the well 1 deviates (for example, an increase in the dynamic level) from a predetermined limit value. As a rule, most modern SUPPs have such capabilities.
Кроме того, в электрооборудовании для подъема пластовой жидкости на кусте скважин 1 управляющий контроллер 7 может входить в состав станции управления с преобразователем частоты 8. Возможно как конструктивное, так и функциональное объединение контроллеров.In addition, in electrical equipment for raising the reservoir fluid at the wellbore 1, the control controller 7 can be part of a control station with a frequency converter 8. It is possible both constructive and functional combination of controllers.
Работа электрооборудования для подъема пластовой жидкости на кусте скважин происходит следующим образом.The work of electrical equipment for raising the reservoir fluid in the wellbore is as follows.
В исходном положении все силовые контакты контакторов 5 СУПП 4 и контакторов 11 блока 9 управляемых контакторов разомкнуты. Станции управления 4 и 8, предназначенные для управления и защиты погружных электродвигателей и насосов при нефтедобыче, подключены к электрической сети переменного тока и выполнены аналогично станциям управления погружными электродвигателями соответственно прямого пуска (например, станции управления прямого пуска ПК «Борец»: http://www.borets.ru, или серии ИРЗ-200: http://www.irz.ru/products/3/9.htm) и универсальным (например, станции управления «Новомет»: http://www.novomet.ru/rus/products/smart-solutions/smart/). Как правило, питание осуществляется от сети напряжением 380 В и частотой 50 Гц. При необходимости, например для повышения частоты вращения, сеть может иметь другие параметры, прежде всего, частоты. Такое возможно, например, при питании куста от автономной электростанции. При определенных условиях может оказаться экономически выгодной установка общего преобразователя частоты, электронного или электромеханического. На вход контроллеров СУПП и СУПЧ поступает информация о режиме работы скважины.In the initial position, all the power contacts of the contactors 5 CUP 4 and the contactors 11 of the block 9 of the controlled contactors are open. Control stations 4 and 8, designed to control and protect submersible motors and pumps during oil production, are connected to an alternating current electric network and are designed similarly to control stations for submersible motors, respectively, of direct start (for example, direct start control station of Borets PC: http: // www.borets.ru, or IRZ-200 series: http://www.irz.ru/products/3/9.htm) and universal (for example, Novomet control station: http://www.novomet.ru / rus / products / smart-solutions / smart /). As a rule, power is supplied from a network with a voltage of 380 V and a frequency of 50 Hz. If necessary, for example, to increase the speed, the network may have other parameters, especially frequency. This is possible, for example, when the bush is powered by an autonomous power station. Under certain conditions, it may be economical to install a common frequency converter, electronic or electromechanical. At the input of the controllers SUPP and SUPCH receives information about the mode of operation of the well.
Запуск установок 2 погружных электронасосов осуществляют поочередно от СУПЧ 8, подключенной к сети через повышающий трансформатор 10, последовательно производя следующие операции с каждой из них. Запускаемую установку 2 погружного электронасоса, например УПН1, подключают к выходу СУПЧ 8. Для этого по команде управляющего контроллера 7 подается сигнал на цепь управления К1 соответствующего контактора 11 блока 9 управляемых контакторов. УПН1 подключается к силовому выходу частотной СУПЧ 8. Происходит частотный пуск синхронного двигателя 13 с постоянными магнитами на роторе, входящего в состав УПН1, при котором двигатель 13 работает синхронно с момента начала пуска и способен развивать вращающий момент, ограниченный только максимальным моментом и необходимым запасом устойчивости. СУПЧ 8 увеличивает с нуля либо с некоторого минимального значения частоту и амплитуду напряжения на выходе до тех пор, пока оно по величине и фазе не совпадет с напряжением сети. По достижении такого режима УПН1 подключают к сети через соответствующую СУПП1. Здесь использована способность синхронного двигателя 13 с постоянными магнитами работать при питании непосредственно от сети после того, как каким-либо способом был осуществлен его запуск до синхронной скорости. Для подключения к СУПП1 в рассматриваемом примере управляющий контроллер 7 подает сигнал на цепь управления контактора 5 сети СУПП1. Силовые контакты контактора 5 сети СУПП1 замыкаются. После этого управляющий контроллер 7 подает сигнал на цепь управления К1 для размыкания соответствующего контактора 11 блока 9 управляемых контакторов. Запущенная установка УПН1 отключается от СУПЧ 8 и переходит на питание непосредственно от сети. Аналогичным образом производится поочередный запуск всех УПН, имеющихся на кусте скважин.The start-up of installations of 2 submersible electric pumps is carried out alternately from the control system 8 connected to the network through a step-up transformer 10, sequentially performing the following operations with each of them. The start-up installation 2 of the submersible electric pump, for example UPN1, is connected to the control unit 8 output. For this, by the command of the control controller 7, a signal is sent to the control circuit K1 of the corresponding contactor 11 of the block 9 of the controlled contactors. UPN1 is connected to the power output of the frequency control system 8. The frequency start-up of the synchronous motor 13 with permanent magnets on the rotor, which is part of UPN1, takes place, in which the motor 13 works synchronously from the moment the start is started and is able to develop a torque limited only by the maximum moment and the necessary stability margin . The control system 8 increases the frequency and amplitude of the output voltage from zero or from a certain minimum value until it coincides in magnitude and phase with the mains voltage. Upon reaching this mode, UPN1 is connected to the network through the corresponding SUPP1. Here, the ability of the permanent magnet synchronous motor 13 to operate when powered directly from the network after it was started in any way to synchronous speed was used. In order to connect to СУПП1 in the considered example, the control controller 7 supplies a signal to the control circuit of the contactor 5 of the СУПП1 network. The power contacts of the contactor 5 of the SUPP1 network are closed. After that, the control controller 7 sends a signal to the control circuit K1 to open the corresponding contactor 11 of the block 9 of the controlled contactors. The running UPN1 installation is disconnected from the control system 8 and switches to power directly from the network. In a similar way, one-by-one launch of all oil production facilities available on the well cluster is carried out.
Контроллер 12 станций управления прямого пуска 4 и управляющий контроллер 7 СУПЧ 8 имеют возможности обработки входных данных (измеренных текущих параметров работы), вычисления требуемого режима работы с использованием базы данных с характеристиками установки. Как правило, измеряют динамику изменения тока и частоту, анализируют режим работы установки по следующим параметрам: подача; дебит - напор; динамический уровень. В случае фиксации какой-либо СУПП отклонения контролируемого параметра режима работы скважины от предельного заданного значения электрооборудование работает по командам управляющего контроллера 7 в следующей последовательности.The controller 12 of the direct start control stations 4 and the control controller 7 of the control system 8 have the ability to process input data (measured current operating parameters), calculate the required operating mode using a database with plant characteristics. As a rule, current dynamics and frequency are measured, the mode of operation of the installation is analyzed according to the following parameters: supply; flow rate - pressure; dynamic level. In the case of fixing any CMS deviation of the monitored parameter of the well operation mode from the limit set value, the electrical equipment operates according to the commands of the control controller 7 in the following sequence.
На выходе СУПЧ по команде управляющего контроллера 7 устанавливают напряжение, равное по амплитуде и фазе напряжению сети, что делает возможным подключение УПН, расположенной в скважине 1 с выявленными отклонениями, к выходу СУПЧ и отключение ее от выхода соответствующей СУПП. Затем повышают либо понижают частоту и амплитуду напряжения на выходе СУПЧ и поддерживают режим до тех пор, пока контролируемый параметр режима работы скважины не достигнет требуемого значения. После чего уменьшают либо повышают амплитуду и частоту напряжения на выходе СУПЧ до значения, по амплитуде и фазе равного напряжению сети, далее аналогично описанному выше подключают установку погружного электронасоса к сети через соответствующую СУПП и отключают от СУПЧ.At the output of the control unit, a voltage equal in amplitude and phase to the voltage of the network is set at the command of the control controller 7, which makes it possible to connect a control unit located in well 1 with detected deviations to the output of the control unit and disconnect it from the output of the corresponding control system. Then, the frequency and amplitude of the voltage at the output of the control system are increased or decreased and the mode is maintained until the monitored parameter of the well operating mode reaches the desired value. After that, the amplitude and frequency of the voltage at the output of the control system are reduced or increased to a value equal in amplitude and phase to the mains voltage, then, similarly to the above, the installation of the submersible electric pump is connected to the network through the corresponding control system and disconnected from the control system.
Например, если в скважине с УПН2 динамический уровень уменьшается вследствие недостаточного отбора пластовой жидкости, управляющий контроллер 7 дает команду на отключение УПН2 от СУПП2 и подключение ее к выходу СУПЧ. Порядок переключения при этом следующий. Если СУПЧ работала к этому моменту времени, например, с УПШУ, управляющий контроллер 7 дает сначала команду на установку на ее выходе напряжения, по амплитуде и фазе равного напряжению сети, потом команду на цепь управления для замыкания силовых контактов контактора 5 сети СУППN, затем - на размыкание контактов контактора KN блока 9 управляемых контакторов. В результате УПНN переходит на работу непосредственно от сети. После этого по сигналам управляющего контроллера 7 подается сигнал на цепь управления К2, силовые контакты соответствующего контактора 11 блока 9 управляемых контакторов замыкаются, затем подается сигнал на цепь управления СУПП2, силовые контакты контактора 5 сети СУПП2 размыкаются, УПН2 подключается к выходу СУПЧ. СУПЧ увеличивает частоту вращения УПН2, отбор жидкости возрастает, динамический уровень увеличивается до заданного значения.For example, if in a well with UPN2 the dynamic level decreases due to insufficient selection of formation fluid, the control controller 7 gives a command to disconnect UPN2 from CUP2 and connect it to the control system output. The switching order is as follows. If the control system was operating at this point in time, for example, with a control unit, the control controller 7 first gives a command to set the voltage at its output, equal in amplitude and phase to the mains voltage, then a command to the control circuit to close the power contacts of the contactor 5 of the SUPPN network, then to open the contacts of the contactor KN block 9 of the controlled contactors. As a result, UPNN switches to work directly from the network. After that, according to the signals of the control controller 7, a signal is supplied to the control circuit K2, the power contacts of the corresponding contactor 11 of the block 9 of the controlled contactors are closed, then a signal is sent to the control circuit of the control system 2, the power contacts of the contactor 5 of the control system 2 open, UPN2 is connected to the control unit output. The control system increases the speed of UPN2, the fluid withdrawal increases, the dynamic level increases to a predetermined value.
В случае снижения динамического уровня, т.е. при чрезмерном отборе в какой-либо скважине куста, УПН которой подключена к сети через СУПП, и работе СУПЧ при повышенной частоте вращения с какой-либо из других УПН куста скважин, контроллер 7 выдает сигнал на отключение СУПП скважины, в которой зафиксировано отклонение контролируемого параметра, от сети. По достижении заданного максимального уровня контроллер дает сигнал на запуск этой УПН описанным выше способом.In the case of a decrease in the dynamic level, i.e. in case of excessive selection in a well of a well whose UPN is connected to the network through the control system and operation of the control system at an increased speed with any of the other control wells, the controller 7 gives a signal to turn off the control system of the well in which the deviation of the controlled parameter is recorded from the network. Upon reaching the specified maximum level, the controller gives a signal to start this UPN in the manner described above.
Число необходимых частотных станций управления на один куст зависит от точности подбора оборудования и характеристик скважин. В идеальном случае, когда характеристики скважин стабильны, а оборудование подобрано правильно, функция СУПЧ сводится только к запуску всех установок погружных электронасосов с синхронными двигателями с постоянными магнитами на роторе куста скважин и работе в постоянном режиме.The number of required frequency control stations per bush depends on the accuracy of equipment selection and well characteristics. In the ideal case, when the characteristics of the wells are stable, and the equipment is selected correctly, the control system function is reduced only to the launch of all installations of submersible electric pumps with permanent motors with permanent magnets on the rotor of the well cluster and to work in a constant mode.
В случае нестабильных характеристик скважин куста либо плохо подобранных по параметрам УПН могут понадобиться две и более частотных станций управления и аналогичное число питающих их трансформаторов.In the case of unstable characteristics of the wells in the cluster or poorly selected according to the parameters of the oil storage unit, two or more frequency control stations and a similar number of transformers feeding them may be needed.
Ограничения при регулировании те же, что и при периодическом режиме работы скважин: недопустимость заиливания насоса, недопустимость замерзания жидкости в наземной части скважины и сети и др.Restrictions in regulation are the same as in the periodic mode of operation of wells: inadmissibility of siltation of the pump, inadmissibility of freezing of liquid in the surface part of the well and network, etc.
Таким образом, заявляемое электрооборудование для подъема пластовой жидкости на кусте скважин позволяет за счет применения в установках погружных электронасосов синхронных электродвигателей с постоянными магнитами на роторе повысить энергоэффективность при приемлемой стоимости электрооборудования и обеспечивает близкий к оптимальному режим эксплуатации месторождения.Thus, the claimed electrical equipment for raising the reservoir fluid at the wellbore allows the use of synchronous permanent magnet motors on the rotor in submersible electric pump installations to increase energy efficiency at an acceptable cost of electrical equipment and ensures a near-optimal field operating mode.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119624/06A RU2554692C1 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119624/06A RU2554692C1 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2554692C1 true RU2554692C1 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53498614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119624/06A RU2554692C1 (en) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2554692C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688143C1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Интерм" | Energy efficient and reliable electrotechnical complex |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2303715C1 (en) * | 2005-11-29 | 2007-07-27 | Александр Александрович Иванов | Submersible electric pumping unit |
| US7558699B2 (en) * | 2002-09-27 | 2009-07-07 | Unico, Inc. | Control system for centrifugal pumps |
| RU2442024C2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Electrical submersible pump control system |
-
2014
- 2014-05-15 RU RU2014119624/06A patent/RU2554692C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7558699B2 (en) * | 2002-09-27 | 2009-07-07 | Unico, Inc. | Control system for centrifugal pumps |
| RU2303715C1 (en) * | 2005-11-29 | 2007-07-27 | Александр Александрович Иванов | Submersible electric pumping unit |
| RU2442024C2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Electrical submersible pump control system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БОГДАНОВ А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция), Москва, Недра, 1968, с.224-243. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2688143C1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Интерм" | Energy efficient and reliable electrotechnical complex |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10581360B2 (en) | Power supply assembly and associated method | |
| CN103092238B (en) | Power supply for industrial process-field device | |
| RU2017133921A (en) | ELECTRIC MOTOR HYDRAULIC RIGGING SYSTEMS AND METHOD OF USE | |
| RU2551139C1 (en) | Pump station electric drive automatic control method | |
| MY170484A (en) | Device for stable subsea electric power transmission to run subsea high speed motors or other subsea loads | |
| US11018610B2 (en) | Motor drive system and method | |
| CN104137377A (en) | Method for synchronising a feed voltage with a network voltage | |
| CA2900568A1 (en) | Repowering scr rigs to ac technology | |
| RU2554692C1 (en) | Electric equipment for lifting of reservoir fluid in well pad and method of its control | |
| CN105517961A (en) | Seawater desalination system | |
| US20160032698A1 (en) | Method of Operating a Well Using a Pump Assembly with a Variable-Frequency Drive | |
| CN205776508U (en) | A kind of automatic Constant-pressure Supplying Water Control System | |
| CN102297492A (en) | Air conditioner | |
| CN109073305A (en) | Compressor unit, the refrigerating circuit including compressor unit and the method for operating compressor unit | |
| RU2688143C1 (en) | Energy efficient and reliable electrotechnical complex | |
| US9160256B1 (en) | Soft-start control for electromechanical devices using a resistor-capacitor circuit | |
| RU2580577C1 (en) | Method of controlling compressor station with electric gas compressor units | |
| CN104819175A (en) | Hydraulic fluid pressure control | |
| US20200177110A1 (en) | Solar hybrid solution for single phase starting capacitor motor applications with grid start | |
| CN103062023A (en) | Intelligent linear-motor oil production system | |
| JP2017200422A (en) | Apparatus for controlling multiple inverters, and inverter system utilizing the same | |
| RU115842U1 (en) | PUMP STATION AUTOMATIC CONTROL SYSTEM | |
| CN111911814A (en) | On-site pressurizing energy-saving oil field water injection device and water injection method thereof | |
| KR20160019340A (en) | Inverter booster pump system and its control method using watthour | |
| CN105515482B (en) | Drive the pulse modulation method of parallel water pump motor |