УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СКВАЖИННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к диагностике состояния скважинной системы контроля и может быть использована в нефтяной промышленности при эксплуатации скважин и выводе их на режим.
Известно устройство для диагностики и контроля работы наземного и подземного оборудования насосных скважин содержащее датчик тока в виде токоизмерительных клещей, выход которого подключен к входу усилителя, а выход усилителя подключен через выпрямитель к входу АЦП, выход АЦП подключен к микроконтроллеру [1].
Недостатком устройства является невозможность получения данных скважин, оборудованных системой контроля скважинной [2], отсутствие фильтрации помех, возникающих при работе электрооборудования погружной насосной установки с асинхронным, а также вентильным двигателем с частотным управлением.
Известно устройство для контроля состояния оборудования нефтяных скважин, содержащее датчик тока в виде токоизмерительных клещей, выходная обмотка которых через согласующий блок соединена с входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого соединен с первым тактирующим выходом блока управления, второй тактирующий выход блока управления соединен с блоком индикации текущих значений данных, а информационный и третий тактирующий выход блока управления соединены с блоком памяти, выход данных и вход адреса которого соединены с входом данных и выходом адреса блока интерфейса, внешний вход/выход которого соединен с электрическим соединителем, взаимно соответствующим соединителю блока интерфейса персонального компьютера, а другой выход блока интерфейса связан с входом блока управления [4].
Недостатком устройства также является невозможность диагностики данных скважин, специально оборудованных системой контроля скважинной [2].
Система контроля скважины [2] 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, монтируемым 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 погружного электродвигателя (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.
Задачей полезной модели является снижение числа отключаемых скважин при поиске отказов, а также профилактике системы контроля скважинной, 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.
Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено полосовым фильтром, к входу которого подключен усилитель, вход которого подключен к датчику тока токовых клещей, выход полосового фильтра подключен к входу введенного устройства приема УП системы контроля скважинной [2], выход которого подключен входу введенного контроллера станции управления [3]. Таким образом, заявляемая модель соответствует критерию новизна.
Сущность полезной модели 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 PALM с соответствующим программным обеспечением.
Технический результат применения устройства 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 этом случае систему контроля скважины отключают, и электропогружная 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.
Полезная модель поясняется схемой 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 RS232 к входу контроллера 5.
Устройство работает следующим образом. Подключаем устройство контроля к источнику питания напряжением 220 в, 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. Усиленные сигнал поступает на вход полосового фильтра 3 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 мы получим данные датчика ПСМ
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.
Источники информации
1. Полезная модель №17564 МПК 7 Е21В 47/00. система для оперативного контроля работы и диагностики наземного и подземного оборудования скважин (варианты).
Опубликовано 10.04.2001 Бюл. №10
2. Полезная модель №26697 МПК 7 Н02 7/08. Устройство для защиты погружного электродвигателя. Дата подачи заявки 20.04.2001 Паспорт ДЮКР.421001.001 ПС система контроля скважинная «СКАД-2002-СКС», ДЮКР.426003.001 устройство приема «СКАД-2002-УП» ДЮКР.408185.001 преобразователь скважинный многоканальный «СКАД-2002-ПСМ»
3. Руководство по эксплуатации УФК.674791.016 РЭ станция управления серии «Борец-11ТМ1», ООО «Борец» г.Москва 2005 г.контроллер «КАСКАД 2-200».
4. Патент №2184226 МПК 7 Е21В 47/00. Устройство для контроля состояния оборудования нефтяных скважин. Опубликовано 27.06.2002 Бюл. №18 (прототип)