Система керування заглибними водо-нафтопідіймальними електронасосами

Система управления погружными водонефтеподъемными электронасосами, содержащая погружной электронасос понижения зеркала воды и погружной электронасос извлечения нефтепродуктов, каждый из которых подключен к независимому силовому коммутатору, связанному с блоком емкостных датчиков уровня воды и блоком поплавковых герконовых датчиков уровня нефтепродуктов соответственно, а также блоки управления режимами работы электронасосов, отличающаяся тем, что блок емкостных датчиков выполнен в виде селектора толщины водяного слоя, а блок поплавковых герконовых датчиков выполнен в виде селектора толщины слоя нефтепродуктов, с введенным в него, по меньшей мере, одним емкостным датчиком контроля уровня раздела фаз, выход которого соединен параллельно с выходом поплавкового герконового датчика нижнего уровня нефтепродуктов. (19) (21) 97063226 (22) 27.06.1997 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Павлучинський Юрій Юрійович, Циганков Олександр Миколайович, Бабенко Володимир Дмитрович, Солодовников Юрій Сергійович, Карагодін Григорій Васильович, Ми хайлюта Юрій Михайлович (73) Товариство з обмеженою відповідальністю "Український міжрегіональний центр "ГІДРОТОН ЛТД" (56) Проспект фирмы «VITOL S. A.», Великобритания 1994 г. Проспект фирмы «GESCO»6 ФРГ 1993г. «Погружные центробежные насосы» А.А. Богданова.– М.:Гостехиздат, 1957г.– С.126-129 А.с. СССР № 1038418 30.08.83г. 28556 блок сигнализации. Известная система снабжена также таймером, датчиками промежуточных уровней и, по их числу, ключами, причем датчики промежуточного уровня подключены к одним из входов соответствующи х ключей, выходы которых соединены с другими соответствующими входами блока управления, другие входы ключей подключены к соответствующим выходам таймера, третий выход блока управления соединен с блоком сигнализации, а датчики промежуточного уровня расположены между датчиками нижнего и верхнего уровней. Недостатком данного технического решения является отсутствие в нем возможностей согласованной его работы с параллельными системами управления электронасосами, извлекающими техногенные залежи другого, по сравнению с водой, типа, например нефтепродуктов в виду больших габаритов и нестабильной работы при пониженных температурах окружающей среды. Известна система управления нефтеподъёмным электронасосом (см. Проспект фирмы "GESCO",ФРГ, 1993г.), содержащая электронасос, ультразвуковой и емкостной датчики, расположенные на различной высоте, блок управления с датчиками рабочих режимов и датчиком управления электронасосом, преобразователь, снабженный реле времени. Система управления электронасосом работает следующим образом: Электронасос погружается в скважину на глубину, определяемую ультразвуковым датчиком уровня нефтепродуктов, который подает сигнал на блок управления, включающий электронасос. Электронасос откачивает техногенные залежи нефтепродуктов следуя за понижением их уровня до тех пор, пока емкостной датчик, используемый в качестве датчика уровня раздела фаз, не наталкивается на воду. После подачи сигнала на блок управления для отключения электронасоса он отключается с некоторой задержкой по времени, величина которой устанавливается через реле времени. При этом в течение некоторого времени производится подача водонефтяной смеси, что приводит к попаданию воды в откачиваемые нефтепродукты. Недостатками системы GESCO является низкая производительность и невозможность предотвратить попадание воды в магистраль электронасоса, откачивающего нефтепродукты. Указанные недостатки обусловлены отсутствием средств, обеспечивающих раздельное откачивание нефтепродуктов и воды. Наиболее близкой к данному предполагаемому изобретению по числу совпадающих признаков и достигаемому эффекту является система управления погружными водо-нефтеподъёмными электронасосами (см. Проспект фирмы "VITOL S.A", Великобритания, 1994г.), которая и была принята нами за прототип. Техническое решение-прототип представляет собой систему управления погружными водонефтеподъёмными электронасосами, содержащую погружной электронасос понижения зеркала воды и погружной электронасос извлечения нефтепродуктов, каждый из которых подключен к сідельному силовому коммутатору, входы которых соединены с выходами блока емкостных датчиков уровня воды и блока поплавковых герконовых датчиков уровня нефтепродуктов, соответственно, блоки питания электронасосов, блоки индикации технологических режимов и олеофильные фильтры предварительной очистки. Известная система управления погружными водо-нефтеподъёмными электронасосами недостаточно эффективны в части производительности и предохранения от попадания воды в откачиваемые нефтепродукты, если в них содержатся поверхностно-активные вещества. Причинами отмеченных недостатков являются: а) ограниченная применимость для откачки нефтепродуктов с поверхностно-активными веществами, которые делают неэффективным функционирование олеофильных фильтров предварительной очистки, б) низкую производительность, определяемую пропускной способностью фильтра предварительной очистки, в) пониженная надежность работы и повышенные эксплуатационные расходы из-за сложности выполнения заборного устройства, г) зауженные функциональные возможности, связанные с базированием на гидрофобные, олеофильные фильтры, д) невозможность адаптивной настройки на максимальную производительность откачки нефтепродуктов. Задачей данного изобретения является создание системы управления погружными водонефтеподъёмными электронасосами высокой эффективности и повышенной селективности в широком диапазоне мощностей слоя и разновидностей нефтепродуктов за счет оснащения ее дополнительными средствами защищенности от попадания воды в магистрали электронасоса, извлечения техногенных скоплений нефтепродуктов, средствами выбора толщины откачиваемых слоев воды и нефтепродуктов, а также дополнительными средствами контроля за процессами откачки нефтепродуктов. Для решения поставленной задачи в известной системе управления погружными водонефтеподъёмными электронасосами, содержащей погружной электронасос понижения зеркала воды и электронасос извлечения техногенных скоплений нефтепродуктов, ПЭПЗВ и ПЭИНП соответственно, каждый из которых подключен к отдельному независимому силовому коммутатору, связанному с блоками емкостных датчиков уровня воды и поплавковых герконовых датчиков уровня нефтепродуктов соответственно, блоки управления и контроля режимов работы электронасосов и фильтры предварительной очистки, согласно изобретению, блок емкостных датчиков выполнен в виде селектора толщины водяного слоя, а блок поплавковых герконовых датчиков выполнен в виде селектора толщины слоя нефтепродуктов с введенным в него, по меньшей мере, одним емкостным датчиком, выход которого соединен параллельно с выходом поплавкового герконового датчика нижнего уровня нефтепродуктов, и дополнена счетчиком числа включений электронасоса извлечения нефтепродуктов. Для повышения эффективности предвари 2 28556 тельной очистки извлекаемых из скважины сред, фильтр предварительной очистки снабжен частично гидрофобной сетчатой оболочкой, выполненной, например, из мелкоперфорированного лавсанового полотна или мешковины с размером ячеек не более 0,2 мм. Выполнение блока емкостных датчиков (ЕД) и блока поплавковых герконовых датчиков (ПГД) в виде селекторов толщины водяного слоя и слоя нефтеродуктов соответственно, позволяет оптимизировать производительность работы системы за счет обеспечения высокой точности настройки отслеживания уровней воды и нефтепродуктов в скважине. Введение емкостного датчика в селектор толщины слоя нефтепродуктов, реагирующего на появление воды и являющегося таким образом по существу датчиком контроля уровня раздела фаз, обеспечивает подачу сигнала в блок управления при появлении воды на его входе, что приводит к отключению погружного электронасоса извлечения нефтепродуктов (ПЭИНП) и предохраняет от попадания воды его магистрали. Вместе с тем, поскольку селектор толщины водяного слоя во время работы ПЭИНП заведомо находится в воде. погружной электронасос понижения зеркала воды (ПЭПЗВ) откачивает воду из скважины до тех пор, пока не сработает один из емкостных датчиков, выбранного в качестве датчика нижнего уровня в селекторе толщины водяного слоя, что приводит к подаче сигнала в соответствующий блок управления на отключение ПЭПЗВ. В результате увеличения депрессионной воронки стимулируется поступление в скважину воды из водяного слоя с находящимися на ее поверхности нефтепродуктами, и в скважине происходит накопление как воды, так и нефтепродуктов. При этом, в зависимости от конкретных гидрогеологических условий, условий и степени техногенного загрязнения, интенсивность поступления в скважину воды и нефтепродуктов будет различной. В зависимости от мощности притока каждой из фаз, либо верхняя граница нефтепродуктов ранее достигнет селектора толщины слоя нефтепродуктов, либо граница раздела уровня фаз подниметсядо верхнего емкостного датчика в селекторе толщины водяного слоя. В первом случае появится сигнал в блоке управления на подготовку к включению ПЭИНП, а во втором – произойдет включение ПЭПЗВ, что приведет к дальнейшей откачке воды и накоплению нефтепродуктов в скважине. В случае интенсивного поступления нефтепродуктов в скважину, при достижении верхней границей нефтепродуктов верхнего ПГД включается ПЭИНП, что обеспечивает откачку нефтепродуктов до тех пор, пока верхняя граница нефтепродуктов не опустится до нижнего ПГД, после чего ПЭИНП отключается. То есть, в соответствии с интенсивностью притока воды и нефтепродуктов в скважину, заявляемая система управления обеспечивает выбор оптимальной работы погружных насосов. Причем толщина слоя извлекаемых нефтепродуктов и откачиваемого водяного слоя регулируется при глубине погружения емкостных и поплавковых герконовых датчиков нижнего и верхнего уровня так, что при их подключении обеспечивается оптимальное число включений элетронасоса, извлекающего нефтепродукты. Наличие фильтра предварительной очистки, смонтированного на ПЭИНП и выполненного из гидрофобной мешковины, имеющей размеры 0,050,2 мм, позволяет задержать мелкие частицы воды, имеющиеся в слое нефтепродуктов, что способствуе т эффективности очистки откачиваемых из скважины нефтепродуктов. С другой стороны наличие фильтра предварительной очистки, смонтированного на ПЭПЗВ и выполненного из мелко перфорированного лавсанового полотна, позволяет предотвратить попадание в электронасос твердых частиц взвеси, проникающей в результате местных флуктационных процессов в водяной слой. Таким образом сущностью данного изобретения является, во-первых, создание второго уровня защиты от попадания воды в магистрали электронасоса, извлекающего нефтепродукты дополнительно к фильтру предварительной очистки, что позволило увеличить его способность и расширить сферу применяемости, во-вторых, в соединении элементов системы управления и, втретьих, в дополнение системы элементами гибкой настройки на максимальную производительность извлечения технических залежей нефтепродуктов, причем это достигается согласованием производительности электронасоса понижения зеркала воды и электронасоса извлечения нефтепродуктов. При этом производительность электронасоса понижения зеркала воды не должны превосходить естественного притока воды в скважине. Достижение поставленной цели обеспечивается следующими отличительными признаками: а) дополнением блока поплавковых герконовых да тчиков минимум одним емкостным датчиком; б) соединением выхода дополнительного емкостного датчика параллельно с выходом герконового датчика нижнего уровня нефтепродуктов, отключающим электронасос извлечения нефтепродуктов; в) выполнением фильтра предварительной очистки в форме частично гидрофобной сетчатой оболочки; г) возможностью раздельной настройки электронасосов понижения зеркала воды, и извлечения нефтепродуктов по производительности. Сущность предложенного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема размещения основных блоков заявляемой системы в скважине, а на фиг. 2 – структурная схема системы управления погружными водонефгеподъемными электронасосами. Система управления погружными водо-нефтеподъемными электронасосами содержит погружной электронасос 1 понижения зеркала воды, и погружной электронасос 2 извлечения нефтепродуктов, подключенные к силовому коммутатору 3 и силовому коммутатору 4 соответственно, которые, в свою очередь, связаны с блоками управления 5,6 режимами работы электронасосов 1,2. На корпусе электронасоса 1 смонтирован фильтр 7 предварительной очистки, предназначенный для предот 3 28556 вращения попадания твердых частиц взвеси в откачиваемую воду. На корпусе электронасоса 2 смонтирован частично гидрофобный фильтр 8 предварительной очистки, задерживающий частицы воды от попадания в окачиваемые нефтепродукты. Вход блока 5 связан с выходом селектра 9 толщины водяного слоя, в качестве которого использован блок емкостных датчиков 10-1 – 10-5. Вход же блока управления 6 связан с выходом селектора 11 толщины слоя нефтепродуктов, в качестве которого использован блок поплавковых герконовых датчиков 12-1 – 12-5. В селектор 11 введен также емкостной датчик13, контролирующий уровень раздела фаз, причем выход 14 датчика 13 параллельно подсоединен к выходу 15 ПГД 12-1. Система управления снабжена счетчиком 16 числа включений электронасоса 2 и блоком 17 индикации и сигнализации режимов работы. При монтаже в скважине оборудования, посредством которого реализуется заявляемая система управления, размещение ее составных частей осуществляется в соответствии с гидротехническим состоянием скважины, оцениваемым вспомогательным измерительным оборудованием. Работает предлагаемая система управления погружными водо-нефтеподъемными электронасосами следующим образом. При включении системы в работу, в зависимости от наполнения скважины и настройки режима ее работы, происходит включение одного из электронасосов 1, 2, либо обоих вместе. Команды на включение электронасосов 1, 2 подаются от блоков управления 5,6, соответственно, через силовые коммутаторы 3,4. Посредством селектора 9 толщины водяного слоя, производится контроль уровня раздела фаз (нефтепродукты/вода) с помощью блока емкостных датчиков 10-1 – 10-5. При достижении уров нем раздела фаз нижнего емкостного датчика 101, электронасос 1 отключается и откачивание воды из скважины прекращается. В результате образования депрессионной воронки происходит активное привлечение в скважину воды имеете с нефтепродуктами, т.е. понижение зеркала водяного слоя способствует образованию в скважине слоя нефтепродуктов в несколько раз большего, по сравнению с естественным. При заполнении скважины, в соответствии с настройкой системы, происходит либо повторное включение электронасоса 1, которое приводит к повторному циклу откачивания воды из скважины, либо включение электронасоса 2, обеспечивающего откачку накопившихся в скважине нефтепродуктов. Включение электронасоса 2 определяется расположением верхней границы нефтепродуктов по отношению к размещению селектора 11, снабженного поплавковыми герконовыми датчиками 12-1 – 12-5. Предотвращает попадание воды в магистрали электронасоса 2 емкостной датчик 13 контроля уровня раздела фаз, с выхода 14 которого поступает сигнал в блок управления 6 на отключение электронасоса 2 при появлении воды в зоне размещения датчика 13. Блок 17 сигнализации и индикации режимов работы обеспечивает оперативный контроль работы и состояния системы управления. Счетчик числа включений электронасоса 2 позволяет учитывать объем откачиваемых нефтепродуктов. В целом предложенная система управления водо-нефтеподъемными электронасосами позволяет оптимизировать процесс извлечения нефтепродуктов путем более точной настройки и согласования режимов работы электронасосов, а также адаптивного контроля над гидротехническим состоянием скважины. 4 28556 Фиг. 1 5 28556 Фиг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6