3.10. Система телекоммуникаций работы нефтяных качалок.
В данной системе по запросам с диспетчерского пункта контролируется динамограмма и ваттметрграмма работы станка-качалки. Ваттметрграмма позволяет контролировать балансировку и исправность станка-качалки без использования датчиков механических величин. Система телекоммуникационной работы нефтяных скважин проходила экспериментальную проверку в НГДУ «Татнефть». Система телекоммуникаций работы станков-качалок позволяет с диспетчерского пункта производить следующие операции:
1. включение и выключение станков-качалок и регулирование скорости качаний головки балансира;
2. контроль потребляемой активной мощности;
3. контроль ваттметрграммы двигателя;
4. контроль динамограммы;
5. контроль количества откачиваемой жидкости;
6. контроль превышения давления в трубопроводе;
7. контроль несанкционированного доступа в станцию управления.
Программные средства системы телекоммуникаций позволяют вести архивы контролируемых параметров и представлять их графически на бумаге. В качестве линии связи могут использоваться средства радиосвязи или высоковольтная линия электропередачи ЛЭП 6-10 кВ. Пример графика-отчета о работе станка-качалки представлен на рис. 27.
Рис. 27. Вид графика отчета по работе СК на экране дисплея:
V – число качаний головки балансира СК в минуту; Q – количество добытой жидкости; W – количество электроэнергии; P – потребляемая СК активная мощность.
Ваттметрграмма – это зависимость потребляемой приводом мощности от положения штанги при работе станков-качалок. Получение ваттметрграммы не связано с применением специальных датчиков. Динамометрирование позволяет контролировать исправность работы штангового насоса и отдельных узлов подземного оборудования. Также оно позволяет выявлять не герметичность приемного и нагнетательного клапанов насоса, прихват плунжера, обрыв штанги, не герметичность нефтекомпрессорных труб. Пример ваттметрграммы работы станка-качалки представлен на рис. 28.
Динамограмма (рис. 29) представляет собой зависимость нагрузки на полированный шток станка-качалки от его положения. Для динамометрирования используются переносные и стационарные приборы и датчики. В отечественной нефтедобыче широко используются переносные гидравлические динамографы. Стационарный датчик нагрузки на полированном штоке устанавливается между траверсами канатной подвески полированного штока и воспринимает нагрузку в точке подвеса штанг; его погрешность составляет 50…100 кг при максимальной нагрузке до 10 тонн.
Рис. 28. Ваттметрграмма станка-качалки.
Рис. 29. Динамограмма работы СК с наложенной на нее образцовой динамограммой.
4. Бесштанговые насосные установки с погружными центробежными насосами.
4.1. Конструктивные особенности насосной установки с эцн и электропривода.
Установка с ЭЦН состоит из следующих основных элементов (см. рис. 30):
Погружной центробежный насос 3 с сетчатым фильтром и специальный электродвигатель 1 с гидрозащитой (протектором 2) подвешены на насосных трубах. Установка имеет также питающий кабель 5, прикрепляемый к насосным трубам и намотанный на барабан 7, трансформатор 8 и станция управления 9. В колонне труб выше насоса установлен обратный клапан 4 предназначенный для удерживания столба жидкости и облегчения условий последующего пуска. Выше обратного клапана установлен спускной клапан 6, обеспечивающий слив жидкости при подъеме агрегата. Серийно выпускаются ЭЦН около 30 типоразмеров с подачей от 40 до 500 м3 в сутки и номинальным напором от 400 до 1500 м.
Погружной электродвигатель (ПЭД) ЭЦН представляет собой трехфазный асинхронный двигатель на 3000 об/мин в герметичном исполнении с короткозамкнутым ротором, помещенный в стальную трубу, заполненную трансформаторным маслом и рассчитанный для работы при температуре пластовой жидкости до 90 0С. Двигатель имеет диаметры: 103, 117, 123, 130, 138 мм при длине 6 м и более. Питающее напряжение погружных электродвигателей имеет разброс, поэтому для питания таких установок применяют специальные трансформаторы, обеспечивающие регулирование напряжения.
Рис. 30. Основные элементы бесштанговой насосной установки с ЭЦН.
Статор ПЭД состоит из отдельных магнитных пакетов, разделенных пакетами из немагнитного материала. Двухполюсная обмотка статора выполнена общей для всех его секций. Ротор также состоит из отдельных секций, каждая из которых создает свою короткозамкнутую сеть. Между секциями ротора установлены промежуточные подшипники. Маловязкое масло циркулирует внутри двигателя под действием турбинки, насаженной на вал двигателя, что обеспечивает более интенсивное охлаждение двигателя с выравниванием температур. Полость двигателя заполняют маслом через клапан. Для защиты погружного электродвигателя от пластовой жидкости применяется гидрозащита. Для управления электроприводом установки применяют различные виды станции управления, например, станции управления ШГС-5805.
Станции этого типа обеспечивают:
1) дистанционное управление электродвигателем с диспетчерского пункта и управление электродвигателем в режимах «ручной» и «автоматический» от программного устройства;
2) автоматическое включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени от 2,5 до 60 мин при подаче напряжения питания;
3) отключение электродвигателя при отклонении напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального, если это отклонение приводит к недопустимой перегрузке по току с автоматическим повторным включением электродвигателя после восстановления напряжения;
4) отключение электродвигателя в зависимости от давления в трубопроводе по сигналам контактного манометра;
5) отключение электродвигателя при снижении напряжения питающей сети ниже 0,75 Uном;
6) непрерывный контроль сопротивления изоляции системы «погружной электродвигатель – кабель» с отключением электродвигателя при снижении сопротивления изоляции ниже 30 ± 3 кОм.
Кроме того разработаны и проходят опытную проверку отдельные образцы станций управления с частотным регулированием электропривода, например СУРС-1 и др.