4.1.4.2. Оборудование регулировки частоты вращения погружных двигателей

Регуляторы частоты вращения позволяют расширить диапазон добывных возможностей насосов, а также осуществлять плавный контролируемый пуск погружного асинхронного двигателя с ограничением пусковых токов на заданном уровне. Это повышает надежность УЭЦН за счет снижения электрических нагрузок на кабель и обмотку двигателя при запуске установок, а также улучшает условия работы пласта при пуске скважины. Оборудование позволяет также в комплекте с установленной в УЭЦН системой телеметрии поддерживать заданный динамический уровень в скважине.

Одним из методов регулирования частоты вращения ротора УЭЦН является регулирование частоты питающего погружной двигатель электротока.

Оборудованием для обеспечения этого метода регулирования оснащены многие станции управления российского и зарубежного производства.

Нефтяная электронная компания (НЭК), фирма «ТРИОЛ» и другие отечественные производители выпускают большое количество типоразмеров станций управления УЭЦН, оснащенных регуляторами частоты для плавного запуска и регулирования частоты вращения вала двигателя в процессе работы.

Фирмы REDA и Centrilift производят несколько типоразмеров устройства для бесступенчатого изменения частоты вращения электродвигателя (VSD), компоненты которых располагаются в вентилируемом шкафу мощностью от 74 до 430 кВА.

Операторский интерфейс обеспечивает полный контроль и получение информации с помощью простой в использовании клавиатуры и большого, удобного для чтения, дисплея на жидких кристаллах,

Устройства для бесступенчатого изменения частоты вращения снабжены широким рядом диагностических устройств, обеспечивающих быстрое и точное устранение неисправностей. Все диагностические сообщения показываются на панели интерфейса оператора.

4.1.4.3. Оборудование диагностики уэцн

В современных условиях роботы УЭЦН, зачастую осложненных многими факторами (наклонно-направленные скважины, высокая обводненность и химическая активность пластовой жидкости, высокое содержание механических примесей, высокая температура, давление и газовый фактор) нормальная эксплуатация оборудования нереальна без использования систем диагностики. Применение систем диагностики позволяет не только оптимизировать работу системы «Пласт- скважина- насосная установка», но и предотвратить большинство отказов и аварий со скважинным оборудованием.

Оборудование диагностики работоспособности УЭЦН является техническим средством контроля рабочих параметров установки и формирования сигналов для автоматического управления работой УЭЦН. На сегодняшний день серийно выпускается несколько видов оборудования дня диагностики УЭЦН. Все они разделяются на две основные разновидности: с погружным комплексом первичных при. боров и датчиков и передачей информации на поверхность земли по токоведущему кабелю и наземным комплексом датчиков.

Эксплуатационное назначение любой из указанных систем диагностики - контроль технического состояния УЭЦН в процессе эксплуатации, подконтрольный вывод на режим и стабилизация работы скважины в заданном режиме.

Функциональное назначение - контроль или расчет температуры масла электродвигателя, давления и температуры пластового флюида в зоне подвески УЭЦН, расхода пластовой жидкости и т.д. с возможностью автоматического управления установкой по параметрам подачи, рабочего тока, давления и температуры совместно с блоком управления комплектного устройства.

Система СКАД позволяет фиксировать граничные и текущие значения контролируемых параметров, количества отключений УЭЦН раздельно по каждому из условий, а также текущего и предельно допустимого количества отключений УЭЦН за последние календарные сутки. Обеспечивается также визуальное представление в цифровой форме текущих и граничных значений контролируемых параметров, светодиодная индикация режимов работы системы, самотестирование системы, возможность включения в многоуровневую систему управления технологическим процессом нефтедобычи на правах контрольного пункта нижнего уровня.

Система СКАД-2 представляет собой комплекс, состоящий из двух составных частей - скважинного преобразователя давления и температуры (ПДТ) и прибора наземного (ПН), электрически связанных между собой через кабель-токоподвод ПЭД.

ПДТ представляет собой герметичный контейнер, стационарно размещенный в нижней части ПЭД, имеющего внутренний диаметр корпуса не менее 90 мм, и электрически подключенный к нулевой точке или последнему витку, идущему к нулевой точке статорной обмотки ПЭД.

ПДТ предназначен для эксплуатации в следующих условиях:

- предельная температура окружающей среды - 125°С;

- постоянное воздействие вибрации погружного насоса;

- предельное перегрузочное давление 25 МПа (250 кгс/см ).

ПН включает в себя три блока: блок питания (БП), блок управления (БУ), пульт оператора (ПО).

БП и БУ стационарно размещаются в шкафу станции управления УЭЦН и электрически соединяются между собой кабелем. БП и БУ предназначены для стационарной эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом УХЛ (NP) по категории размещения 2.1 ГОСТ 15150.

ПО устанавливается на лицевую панель БУ во время проведения измерений и корректировки программы функционирования системы.

Преобразователь давления и температуры (ПДТ) предназначен для преобразования контролируемых параметров — давления и температуры масла ПЭД в электрический информационный частотно- манипулируемый сигнал, который подается по статорной обмотке ПЭД кабелю-токоподводу и вторичной обмотке силового трансформатора на вход наземного прибора системы.

Блок питания (БП) предназначен для питания ПДТ и БУ, а также для сопряжения наземного прибора системы со схемой станции управления УЭЦН.

Блок управления (БУ) предназначен для обработки информационного сигнала ПДТ, анализа состояния электрических защит станции управления (СУ), формирования управляющих команд на включение и отключение УЭЦН, а также формирования информационных посылок и реализации протокола обмена с верхним уровнем автоматизированной системы управления технологическим процессом нефтедобычи.

Импульсная система телеметрии ИСТ выполняет функции, аналогичные функциям системы СКАД и отличается только возможностью определения уровня вибрации погружного оборудования. Поэтому автоматическое управление работой УЭЦН осуществляется по давлению, температуре и виброускорению погружного оборудования совместно с наземной станцией управления.

Общая характеристика погружной части системы ИСТ:

- глубина спуска насосных установок - не более 2000 м при давлении не более 25 МПа;

- температура окружающей среды (смесь нефти, газа, воды и примесей) °С - не более 90;

- условные диаметры эксплуатационной колонны — 146, 168 мм.

Система ИСТ состоит из наземной части, включающей в себя

встраиваемые в комплектное устройство блок приемника (ПРМ) и блок трансформатора (БТ), и подземной части, представляющей собой встраиваемый в погружной двигатель блок передатчика (ПРД), герметизация которого от воздействия окружающей среды осуществляется двумя О-образными резиновыми кольцами или фторопластовым кольцом прямоугольного сечения.

Конструкция и параметры блока передатчика позволяют встраивать его в любой из погружных двигателей мощностью 32,45 и 63 кВт.

Система ИСТ имеет до 8 каналов контроля параметров.

Значения уставок на отключение УЭЦН по каждому из контролируемых параметров устанавливается оперативно с помощью переключателя на лицевой панели блока приемника или перепайки перемычек:

- по давлению, кгс/см2 - 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100;

- по температуре, °С - от 0 до 100 с шагом 1 °С;

- по виброускорению, м/с2 - от 0 до 25 с шагом через 1 м/с2.

АО «АЛНАС» разработало и внедряет свою систему погружной телеметрии, имеющую аналогичные технические показатели, но об-ладающую тем отличительным свойством, что контейнер с погружными датчиками размещен в головке ПЭД. В головке ПЭД масло имеет максимальную температуру, головка двигателя находится наиболее близко к приему насоса, поэтому датчики определяют показатели работы погружного оборудования в наиболее характерной точке агрегата.

Фирма «ЭЛЕКТОН» ведет работы в этом же направлении, но пытается дополнить комплект датчиков погружным расходомером. Б этом случае информация о работе УЭЦН будет практически исчерпывающей.

Телеметрические системы АО «АЛНАС» и «ЭЛЕКТОН» отличаются и тем, что могут быть встроены в специальную, аналогичную стандартной, головку любого отечественного погружного электродвигателя с минимальными переделками.

Многие комплектные устройства и станции управления отечественных и зарубежных фирм имеют оборудование для диагностики состояния УЭЦН, для выполнения таких функций в состав установки ЭЦН включаются скважинные приборы и оборудование.

Скважинные приборы замера давления и температуры (ПЗДТ)

фирмы REDA

Фирма REDA выпускает различные модификации приборов замера давления и температуры (ПЗДТ) в зависимости от использования в составе УЭЦН, станций управления и двигателей.

Комплекс состоит из трех основных узлов: пульта управления, забойного датчика и переносного пульта наземного считывания информации.

Наземные цифровые индикаторы показывают давление и температуру.

Рабочие характеристики ПЗДТ:

- точность показаний индикатора обеспечивается при окружающей температуре 70 ± 10 °Р (21,11 ± 12,22 °С);

- разрешающая способность индикатора ± 1 фунт/кв.дюйм (0,07 кг/см2) или ± 0,1 °Р (-17,72 °С; -17,83 °С);

-точность показаний индикатора в условиях от-35 °Р (-37,22 °С) до 130 °Р (54,44 °С) равна ± 0,25% максимального значения шкалы ± 0,25% показания;

- погрешность измерения скважинного датчика давления — от 0,5% при давлении 0 до ± 1,0% при давлении 5000 ± 30 фунт/кв. Дюйм (350 ±2,1 кгс/см2);

- нелинейность измерений скважинного датчика температуры менее 1-1,5% в пределах температурного диапазона и погрешность менее 1%.

Наземные индикаторы могут использоваться для управления электроприводами с регулированием скорости и одновременной подачей сигналов давления и температуры в дистанционную систему сбора данных.

В скважинных приборах типа ДМТ в качестве датчика давления используется датчик GRC Amerada. Датчик температуры измеряет температуру в непосредственной близости от датчика давления.

Скважинная система ТРАЙ-сенсор (фирма PHOENIX PETRO-LEUM SERVICES Ltd) как и системы других фирм, состоит из трех основных элементов: сигнальной панели (TSP), пульта индуктора напряжения (ТЕС) и скважинного инструмента (TDT).

Сигнальная панель выводит на дисплей четыре параметра:

- давление в зоне расположения скважинного инструмента;

- температуру пластовой жидкости в зоне расположения скважинного инструмента;

- температуру моторного масла или обмотки мотора;

- утечку тока.

В скважинном инструменте установлен тензодатчик с диафрагмами из инконеля, стойкого к H2S.

Функциональные возможности и конструктивная схема приборов замера давления и температуры фирмы Centrilift аналогична системам других фирм.