Спосіб керування електродвигуном занурювального свердловинного насоса

Спосіб керування електродвигуном занурювального свердловинного насоса, що включає за пуск насоса шляхом зміни частоти живильної напруги від початкового до максимально допустимого значення, який відрізняється тим, що керування роботою електродвигуна занурювального свердловинного насоса здійснюють підтриманням на постійному рівні величин струму та магнітного потоку електродвигуна шляхом одночасного регулювання частоти живильної напруги та напруги живлення електродвигуна. Ю (13) 40786 (11) UA Найбільш близьким до запропонованого є спосіб керування свердловинним насосом із занурювальним електродвигуном, що вбирає в себе запуск електродвигуна насосу при зростанні частоти живильної напруги від початкового до максимального допустимого значення, вимір тиску на вхо ді в насос і наступне підтримування цього тиску рівним заданому номінальному значенню шляхом зміни частоти живильної напруги. Однак даний спосіб не забезпечує надійну роботу свердловинного насоса при відкачуванні високов'язкого і високозастигаючого середовища. При запуску електродвигуна свердловинного насоса, наприклад, після тривалої зупинки в такій свердловині, навіть при досягненні максимально допустимого значення частоти живильної напруги, напір, що розвивається насосом, часто або недостатній для подолання високих гідравлічних опорів, або забезпечує зменшену, у порівнянні з номінальною, подачу рідини. Це може призвести до перевантаження і перегріву електродвигуна, що викличе вихід його з ладу, бо струм електродвигуна може перевищити максимально допустиме значення. До недоліків цього способу можна віднести також низьку перевантажувальну спроможність електродвигуна, бо зміни тільки частоти живильної напруги електродвигуна недостатньо для підтримування постійним магнітного потоку електродвигуна. Задачею винаходу є підвищення надійності роботи електродвигуна занурювального свердловинного насоса при відкачуванні рідин за рахунок попередження перевантажень в процесі роботи насоса. Для цього керування роботою електродвигуна занурювального свердловинного насоса здійс (19) Винахід відноситься до нафтогазовидобувної промисловості і може бути використаний в процесах керування електродвигуном занурювального свердловинного насосу. Відомий спосіб експлуа тації свердловинного насоса з частотно-регульованим приводом при запуску електродвигуна, який вбирає в себе періодичне повторення циклів, кожний з яких складається з послідовно здійснюваних процесів запуску електродви гуна насоса при збільшенні частоти живильної напруги, подачі рідини насосом в колону підйомних тр уб при підвищеній у порівнянні з номінальним значенням частоті, і зменшення подачі насоса шляхом зниження частоти живильної напруги, причому на протязі циклу контролюють поточний тиск на виході колони підйомних труб і, з метою попередження виходу з ладу насоса і приводу при аварійному зниженні рівня рідини в свердловині, по досягненні тиском на виході колони заданої величини, подачу рідини насосом зменшують до нуля, після чого при кожному циклі насос вимикають і здійснюють злив рідини з колони через насос. Недоліком даного способу є те, що він не дозволяє забезпечити необхідну надійність роботи електродви гуна свердловинного насоса після запуску, а та кож необхідну надійність при його роботі з високов'язкими рідинами, бо контролю тільки поточного тиску на виході з колони підйомних тр уб недостатньо для попередження виходу з ладу електродви гуна занурювального насоса через його перегрівання при збільшенні споживаємої потужності та погіршуючихся умовах охолодження, коли вимагається прокачати загуснену рідину через колону насосно-компресорних труб. А ____________________ 40786 нюють підтриманням на постійному рівні величин струму та магнітного потоку електродвигуна шляхом одночасного регулювання частоти живильної напруги та напруги живлення електродвигуна. Порівняльний аналіз наведеного рішення з прототипом показує, що запропонований спосіб керування електродвигуном занурювального свердловинного насоса відрізняється від відомого наявністю одночасного регулювання частоти живильної напруги і напруги живлення електродвигуна, а також тим, що в процесі роботи насосу контролюють величину струму електродвигуна. Отже, запропоноване рішення відповідає критеріям "новизна" та "суттєві відмінності". На кресленні показана принципова схе ма . Установка включає в себе свердловинний насос 1 з частотно-регульованим занурювальним двигуном 2, що містить датчик струму, який розташований на поверхні. Насос 1 і занурювальний двигун 2 спускають в свердловину 3 на колоні 4 насоснокомпресорних труб. Електроенергія до занурювального двигуна 2 подається за допомогою трьохфазного силового кабелю 5. На устя свердловини встановлений комплектний пристрій 6 керування, через який електроенергія надходить від джерела 7 живлення на тиристорний перетворювач 8 частоти, від якого напруга регульованої частоти подається на комплектний пристрій 6 керування, звідки одночасно регулювана частота живильної напруги і напруга живлення електродвигуна надхо дить на силовий кабель 5 і далі до двигуна 2. Пристрій 6 містить в свойому складі наземні блоки (не показані) системи контролю струму двигуна 2. Для підтвердження більшої перевантажувальної спроможності електродвигуна (а значить, і надійності його роботи) за рахунок одночасного регулювання частоти живильної напруги і напруги живлення електродвигуна проводились лабораторні дослідження на електродвигуні занурювального свердловинного насоса. Експериментальні дослідження проводились на моделі свердловини із занурювальним сведловинним насосом, до складу якого входив електродви гун ти пу ЗЕД7-103 з наступ ною технічною характеристи кою: номінальна потужність Рн=7 кВт, напруга живлення Uc=300 В, номінальний струм Іс=24,7 А, швидкість обертання валу n=3000 об/хв, частота живильної напруги f=50 Гц, коефіцієнт корисної дії h=0,73, коефіцієнт потужності cos j=0,75, ковзання s=6%, перевантаження (перевантажувальна спроможність) l=2,0. Випробування проводились у наступній послідовності. Керування роботою електродвигуна занурювального свердловинного насоса здійснювалося шляхом одночасного регулювання частоти живильної напруги і напруги живлення електродвигуна. При цьому регулюванні вимірювався струм електродвигуна, який довели до максимального значення при якому виходив з ладу електродвигун. В тих же умовах перевірена ефективність керування способу-прототипу. При цьому перевантажувальна спроможність того ж електродвигуна занурювального сведловинного насоса при регулюванні тільки однієї частоти живильної напруги виявилася нижчою в 2,3 рази, ніж у запропонованого способу. А відмовлень у електродвигуна занурювального свердловинного насоса при регулюванні тільки одної частоти живильної напруги було більше у 2 рази, ніж при запропонованому способі керування. Спосіб здійснюється наступним чином. При запуску свердловини 3 виконують запуск електродвигуна насоса 1 при одночасному зростанні частоти живильної напруги і напруги живлення від початкового до максимального допустимого значення. Подачу рідини з свердловини 3 насосом 1 в колону 4 насосно-компресорних труб здійснюють при максимально допусти мому по умовах надійності насосу значенні частоти живильної напруги, коли ще темп зносу вуз лів насосу не починає значно перевищува ти темп зносу на номінальній частоті, т.ч. не знижує термін служби насосу нижче встановленого нормативно-технічною документацією. Оз начене максимальне допустиме значення частоти живильної напруги і напруги живлення повинно встановлюватися для кожного типорозміру на сосу на основі спеціальних випробувань. За допомогою датчика струму контролюють в процесі запуску і роботи струм занурювального двигуна 2 і у випадку досягнення цього струму гранично допустимої величини одночасно знижують частоту живильної напруги і напруги живлення до значення, при якому підтримується гранично допустимий струм занурювального електродвигуна. Таким чином, використання запропонованого способу дозволить проводити відкачку рідини насосом у максимально можливому темпі, відповідно до умов його зносостійкості, що забезпечить, у порівнянні з відомими способами, підвищення надійності роботи занурювального електродвигуна при запуску свердловини, за рахунок запобігання його перевантажування і збільшення перевантажувальної спроможності електродвигуна при роботі на підвищеній швидкості обертання валу електродви гуна насосу. 2 40786 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3