Устройство для диагностики скважинной системы контроля «СКАД-2002-СКС»

Механизированная добыча нефти из скважины насосным способом предусматривает установку наземного и подземного оборудования. В наземную часть входят станция управления (СУ) и силовой трансформатор. Подземная (скважинная) часть представляет собой электропогружную установку с погружным электродвигателем ПЭД и центробежным или винтовым насосом УЭВН/УЭЦН. Дополнительно оборудование скважин может оснащаться системой контроля технологических параметров таких как температура пласта, давление на приеме насоса, температура статорных обмоток ПЭД. В данном применении рассматривается система контроля скважинная «СКАД-2002-СКС». Система позволяет осуществлять автоматический контроль за работой погружного оборудования, проводить гидродинамические исследования скважин, управлять работой электроприводов, регулирующих производительность насосного оборудования.

Система контроля скважины представляет собой комплекс программно-аппаратных средств, предназначенных для получения информации о работе электропогружной установки и конструктивно состоит из наземной и скважинной частей. Наземная часть системы состоит из функционально законченных блоков: блока питания и устройства управления (УП), установленных в станции управления электропогружной установки. Скважинная часть представляет собой герметичный контейнер, монтируемый совместно с двигателем. Принцип работы основан на преобразовании сигналов, поступающих от следящих за работой электропогружной установки (ЭПУ) и состоянием скважины внутренних и выносных датчиков погружной системы многоканальной (ПСМ) в цифровой код. Передача сигналов осуществляется по силовому кабелю электропитания (ПЭД), выделение информационного сигнала происходит в блоке питания для передачи в устройство приема. Базовая модель ПСМ примененная в данной системе, формирует четыре типа информационных посылок о физических состояниях температуры откачиваемой жидкости, температуры статорных обмоток ПЭД, давление на приеме погружного насоса.

В системе контроля возможны отказы, которые приводят к срыву подачи, остановке ЭПУ (простой), перегреву двигателя, отказу ЭПУ. Отказы происходят как в наземной части блоки УП и БП в станции управления, так и скважинной - датчик ПСМ. Поиск отказов системы требует остановки (отключения) СУ. Характерные признаки отказов: нестабильные данные температуры и давления.

Очевидно, что в сложившейся ситуации для обслуживающего персонала необходимо средство контроля, позволяющее определить причину отказа СКС без отключения СУ.

Задачей устройства является снижение числа отключаемых скважин при поиске отказов, а также профилактике системы контроля скважиной, которая позволит выявить датчики ПСМ с неустойчивой связью в условиях эксплуатации. Дополнительно необходима диагностика блоков системы контроля скважинной наземной части также без отключения скважин. Контроль показаний необходимо осуществлять на всех типах станций управления погружным насосом, оборудованных системой контроля скважинной, включая станции управления на базе вентильных двигателей.

Поставленная задача достигается тем, что с кабеля питания датчика скважины снимаются частотно-модулированные сигналы датчиком тока токоизмерительных клещей, выход которого подключается через усилитель и полосовой фильтр который обеспечивает подавление помех за полосой прозрачности. Качество подавления помех зависит от порядка и добротности фильтра. В данном устройстве использован активный полосовой фильтр второго порядка.

Сущность устройства для диагностики заключается в следующем. Введенный полосовой фильтр позволяет снизить искажения формы частотно-модулированного сигнала датчика погружной системы многоканальной ПСМ, полученного с помощью датчика тока токовых клещей с усилителем. Введенный блок устройства приема обеспечивает дешифрацию, преобразование и передачу данных системы контроля для их последующей обработки при помощи внесистемных программно-аппаратных средств, в качестве такого средства в данной полезной модели использован контроллер станции управления для обеспечения обработки и индикации полученных данных., или может быть использован компьютер серии РАLМ с соответствующим программным обеспечением.

Техническим результатом применения устройства для диагностики является снятие показаний датчика ПСМ бесконтактным способом, не отключая скважину. Таким способом удается определить, где находится неисправность в наземной или скважинной части системы контроля т.к. повторное включение системы контроля часто приводит к пропаданию отказа на час и более. Так можно сократить число заменяемых станций управления или блоков наземной части системы контроля скважинной, когда обнаружен отказавший датчик. В случае отказа датчика, систему контроля скважины отключают, и злектропогружная установка работает в обычном режиме до отказа. Выявленные неисправные датчики при демонтаже установки исключаются из обращения и отправляются на ремонт. Показания датчика можно получить как при неисправном наземном оборудовании системы контроля, так и при программном сбое устройства приема возникающем от броска напряжения питания, например тяжелом развороте при пуске электропогружной установки. В связи с этим устройство для диагностики можно использовать при освоении скважин, когда полученное им значение температуры двигателя и давления на приеме насоса позволит снизить частоту отключений на охлаждение электропогружного оборудования, что напрямую связано с его наработкой на отказ. При этом сокращается число отключаемых скважин и время простоев.

Полученные данные записываются в устройстве приема и контроллере в режиме реального времени и могут быть использованы для анализа режима работы электропогружной установки, состояния динамического уровня и расчета кривой восстановления давления. Обработка данных производится подключаемым к данному устройству компьютеру с соответствующим программным обеспечением.

Устройство для диагностики поясняется схемой (рис. 1) подключения блоков для получения данных датчика ПСМ. Устройство для диагностики скважинной системы контроля содержит трансформатор тока токовых клещей 1, усилитель напряжения 2, полосовой фильтр 3, устройство приема 4 и контроллер 5. Диагностируемая система контроля содержит датчик ПСМ 6 расположенный в скважине, блок питания 7, устройство приема 8.

Выход датчика тока 1 токовых клещей подключен к входу усилителя 2, а выход усилителя подключен через полосовой фильтр 3 к входу устройства приема 4 выход которого через последовательный интерфейс КS232 к входу контроллера 5.
Устройство работает следующим образом.

Подключаем устройство контроля к источнику питания напряжением 220В,50 Гц -розетка на станции управления. Включаем устройство приема 4 отдельным выключателем. При этом на контроллере 5 все контролируемые данные сброшены в ноль. Подключаем токовые клещи с усилителем 2 к кабелю питания датчика ПСМ. Усиленный сигнал поступает на вход полосового фильтра 3 применяемого для повышения помехоустойчивости при работе системы с частотным приводом. С выхода фильтра 3 сигнал поступает на устройство приема, где дешифрируется и преобразуется и передается по последовательному интерфейсу связи в контроллер 5, где эти данные можно посмотреть. В результате на дисплее контроллера получим данные датчика ПСМ.

Рисунок 1

Таким образом, можно контролировать показания датчиков ПСМ на любых станциях управления, где установлена система контроля скважинная без отключения скважин. При бесконтактном способе съема информации устройство для диагностики не влияет на работу штатной системы, что повысит безопасность ее обслуживания и сократит число отключаемых скважин.
Устройство готово к внедрению.

Ягубов З.Х., Телецкий И.И.