Скважинное измерительное устройство электропогружной насосной установки

Предлагаемое техническое решение относится к нефтедобывающей промышленности, к эксплуатации скважин для добычи флюида (многофазной среды - смеси нефти, попутной воды и газа), для регулирования добычи из продуктивного горизонта (пласта), а также для исследования скважин (в том числе без извлечения насосного оборудования) и предназначено для передачи телеметрической информации, в частности, параметров среды и параметров погружного электродвигателя.
Из авторского свидетельства №968362 от 23.10.1982, МПК Е21В 47/12 известно устройство для измерения скважинных параметров, содержащее приемный блок, передающий блок с включенным в рассечку одного из проводов токопровода коммутирующим узлом, имеющим тиристор с конденсатором в цепи управления и ключ, преобразователь аналог-код, дополнительный ключ, две пары последовательно соединенных диодов и второй тиристор, включенный встречно-параллельно первому тиристору, причем вход тактовой синхронизации преобразователя подключен параллельно первому тиристору, первый выход преобразователя - через ключ, а второй - через второй ключ и одну пару диодов соединены с управляющим электродом первого тиристора, другая пара диодов включена между катодом и управляющим электродом второго тиристора, конденсатор подключен к точкам соединения диодов каждой пары.
Недостатком известного устройства является то, что для его подключения требуется разрыв одного провода, питающего трехфазный электродвигатель, а также невозможность работы устройства при отсутствии питания электродвигателя и отсутствие защиты от высоковольтных помех с возможностью проверки изоляции наземным блоком.
Также из патента RU 2230187 от 10.06.2004, МПК Е21В 47/12, известна скважинная измерительная система электропогружной насосной установки, состоящая из наземного и погружного блоков, причем наземный блок, включает источник питания с устройством приема и обработки информации и связан с вторичной обмоткой трехфазного трансформатора, а погружной блок, включающий набор измерительных датчиков, стабилизатор напряжений с управляемым устройством сбора и передачи информации, связан с обмоткой электродвигателя, которая подключена к обмоткам трехфазного трансформатора через кабельную линию системы питания. Суть известного технического решения заключается в том, что наземный блок состоит из источника питания, устройства приема и обработки информации, электронного ключа и двух резисторов, при этом к нулю "звезды" вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены устройство приема и обработки информации. Через первый резистор - источник питания, через второй резистор - электронный ключ, подключенные также к заземленному корпусу трехфазного трансформатора, а электронный ключ, управляемый устройством приема и обработки информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и источнику питания при передаче команд погружному блоку. Указанный погружной блок состоит из стабилизатора напряжения, устройства сбора и передачи информации и датчиков, электронного ключа, управляемого устройством сбора и передачи информации, и двух резисторов. К нулю "звезды" обмоток электродвигателя подключены устройство сбора и передачи информации, через первый резистор - стабилизатор напряжения и через второй резистор - электронный ключ. Стабилизатор напряжения и электронный ключ подключены также к заземленному корпусу электродвигателя, а электронный ключ, управляемый устройством сбора и передачи информации, выполнен с возможностью подключения второго резистора параллельно первому резистору и стабилизатору напряжения для передачи телеметрической информации.
Недостатком известного устройства является то, что не реализована возможность проверки изоляции наземным блоком, а так же не указано о возможности защиты наземного блока от высоковольтных помех.
Принимаем описанное техническое решение за ближайший аналог.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является создание измерительной системы, эксплуатируемой скважины предназначенной для контроля, посредством устройства измерения (измерительного прибора с датчиками) параметров скважины, контроля посредством погружного блока телеметрии, состояния добываемой среды и передачи полученной информации, позволяющей повысить, надежность функционирования системы с защитой от высоковольтных помех.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемой полезной модели, заключается в оптимизации защиты от высоковольтных помех, путем установки в погружном блоке фильтрующе-коммутационного устройства. Также применение описанного технического решения позволяет повысить надежность эксплуатации путем обеспечения защиты от высокого напряжения и реализации режима проверки изоляции наземным блоком.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что наземный блок содержит фильтр низких частот, установленный на линии связи с вторичной обмоткой трехфазного трансформатора и выполненный с возможностью защиты системы от высокого напряжения. Также наземный блок содержит коммутирующее устройство, выполненное с возможностью смены полярности напряжения подаваемого в линию для измерения сопротивления изоляции, связанное с резистором снятия напряжения пропорционального току линии связи. При этом погружной блок содержит фильтрующе-коммутационное устройство, которое включает фильтр низких частот с коммутирующим элементом системы управления.
Сущность заявляемого технического решения поясняется, но не ограничивается следующими графическими материалами: фиг. - блок схема скважинной измерительной системы.
Скважинное измерительное устройство линейной электропогружной насосной установки состоит из наземного 1 (фиг.) и погружного 2 блоков. Наземный блок включает источник питания 3 с устройством 4 приема и обработки информации и связан с вторичной обмоткой трехфазного трансформатора 5.
Наземный блок также содержит фильтр низких частот 6, установленный на линии связи с вторичной обмоткой трехфазного трансформатора и выполненный с возможностью защиты системы от высокого напряжения, а также коммутирующее устройство 7, выполненное с возможностью смены полярности напряжения подаваемого в линию для измерения сопротивления изоляции, связанное с резистором 8 снятия напряжения пропорционального току линии связи.
Погружной блок 2, включает набор измерительных датчиков 9, стабилизатор напряжений 10 подключенный к обмоткам погружного электродвигателя (ПЭД) 11, через резистор 12 и связан с устройством 13 сбора и передачи информации, которое связано с электронным управляемым ключом 14, подключенным к обмоткам электродвигателя через резистор 15. Электронный ключ управляется посредством, указанного устройства сбора и передачи информации 13, при этом его питание, а также питание измерительных датчиков осуществляется от стабилизатора напряжения 10.
Погружной блок 2 содержит фильтрующе-коммутационное устройство 16, которое включает фильтр низких частот с коммутирующим элементом системы управления (на изображениях не показаны).
Скважинное измерительное устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения система приводится в действие. В погружном блоке 2 устройство 13 сбора и передачи информации опрашивает набор измерительных датчиков 9, который преимущественно содержит датчики температуры, давления и вибрации. Текущие данные с датчиков, преобразуются в последовательный цифровой код по стандарту «Manchester 2» и поступают на электронный управляемый ключ 14. Синхронно с последовательным цифровым кодом электронный ключ генерирует сигналы, которые проходя через фильтрующе-коммутационное устройство 16 и обмотки ПЭД 11, поступают в устройство 4 приема и обработки информации, проходя при этом, через фильтр низких частот 6, установленный на линии связи с вторичной обмоткой трехфазного трансформатора 5, обеспечивая, таким образом, защиту от высокого напряжения.
Также в описанной измерительной системе реализован аппаратно-программный режим проверки изоляции наземным блоком. Согласно указанному режиму на линию питания погружного блока подается напряжение отрицательной полярности, которое создают посредством коммутирующего устройства 7 для смены полярности напряжения. Далее измеряют падение напряжения на шунтирующем резисторе 8, а также напряжение в питающей линии, после чего вычисляют ток, проходящий через резистор 8. Исходя из полученных значений тока резистора и напряжения питающей линии, вычисляют сопротивление изоляции. При переходе в режим измерения изоляции погружной блок отключают от питающей линии посредством фильтрующе-коммутационного устройства 16.
Заявляемое техническое решение способствует достижения указанного технического результата, обеспечивая повышение уровня защиты от высоковольтных помех, путем установки в наземном и погружном блоках фильтрующих устройств, к тому же, применение описанного технического решения позволяет повысить надежность эксплуатации, путем обеспечения защиты от высокого напряжения и аппаратно-программной реализации режима проверки изоляции наземным блоком.