система дистанционного управления процессом депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин

Формула изобретения

СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН, содержащая электродвигатель, механически связанный через лебедку и трос со скребком, а электрически через блок коммутации с блоком управления, и датчик контроля провиса троса, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным блоком коммутации, датчиком тока, первым, вторым и третьим компараторами, дифференцирующим блоком и первым, вторым и третьим формирователями заданного уровня, при этом выход датчика контроля провиса троса соединен через последовательно включенные в один из фазных проводов электродвигателя дополнительный блок коммутации и датчик тока с входом первого компаратора, к второму входу которого подключен первый формирователь заданного уровня, первый вход второго компаратора подсоединен к выходу датчика тока, а второй вход соединен с выходом второго формирователя заданного уровня, первый вход третьего компаратора соединен с выходом датчика тока через дифференцирующий блок, к второму входу третьего компаратора подключен выход третьего формирователя заданного уровня, а выходы первого, второго и третьего компараторов подсоединены к входу блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для дистанционного управления процессом депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин.

Одним из эффективных средств, используемых для депарафинизации труб, являются скребки. При этом следует осуществлять наблюдение за следующими технологическими параметрами, необходимыми и достаточными для управления процессом депарафинизации.

Первый параметр провис троса, возникающий при застревании скребка в парафине при его движении вниз. Второй избыточное натяжение троса выше заданного значения, возникающее при застревании скребка в парафине при движении его вверх. Третий достижение скребком верхнего положения в скважине.

Известна система управления процессом депарафинизации труб нефтяных скважин посредством наблюдения за тремя упомянутыми параметрами. Система содержит электродвигатель, механически соединенный через лебедку и трос со скребком и блоком управления через блок коммутации, и датчик контроля провиса троса [1]

В известной системе управления блок управления и блок коммутации, имеют многочисленные связи и располагаются вблизи скважин. Таким образом, известная система управления не позволяет осуществлять дистанционный контроль за перечисленными выше тремя технологическими параметрами. Это влечет за собой удорожание обслуживания системы управления на наладку при ремонте скважин и на взрывозащитное исполнение, а также обуславливает возможность использования одной схемы управления процессом депарафинизации нескольких нефтяных скважин одного куста.

В основу изобретения положена задача создания системы управления процессом депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин, позволяющей осуществлять дистанционный контроль за тремя необходимыми и достаточными параметрами: провисом троса, избыточным натяжением троса и достижением скребком верхнего положения в скважине.

Для этого система управления процессом депарафинизации насосно-компрессорных труб нефтяных скважин, содержащая электродвигатель, механически соединенный через лебедку и трос со скребком и связанный через блок коммутации с блоком управления и датчик контроля провиса троса, снабжена дополнительным блоком коммутации, датчиком тока, первым, вторым и третьим компараторами, дифференцирующим блоком и первым, вторым и третьим формирователями заданного уровня, при этом выход датчика контроля провиса троса соединен через последовательно включенные в один из фазных проводов электродвигателя дополнительный блок коммутации и датчика тока, с входом первого компаратора, к второму входу которого подключен первый формирователь заданного уровня, первый вход второго компаратора подсоединен к выходу датчика тока, а второй вход соединен с выходом второго формирователя заданного уровня, первый вход третьего компаратора соединен с выходом датчика тока через дифференцирующий блок, к второму входу третьего компаратора подключен выход третьего формирователя заданного уровня, а выходы первого, второго и третьего компараторов подсоединены к входу блока управления.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы управления.

Она содержит двигатель 1, лебедку 2, трос 3, скребок 4, размещенный в скважине 5, блок коммутации 6, блок управления 7, датчик контроля 8 провиса троса, дополнительный блок коммутации 9, датчик тока 10, первый компаратор 11, второй компаратор 12, третий компаратор 13, дифференцирующий блок 14, первый формирователь заданного уровня 15, второй формирователь заданного уровня 16, третий формирователь заданного уровня 17.

Контроль провиса троса осуществляется датчиком 8, дополнительным блоком коммутации 9, датчиком тока 10, первым компаратором 11 и первым формирователем заданного уровня 15.

Контроль избыточного натяжения осуществляется дополнительным блоком коммутации 9, датчиком тока 10, вторым компаратором 12 и вторым формирователем заданного уровня 16.

Контроль верхнего положения скребка осуществляется дополнительным блоком коммутации 9, датчиком тока 10, дифференцирующим блоком 14, третьим компаратором 13 и третьим формирователем уровня 17.

Предлагаемая система позволяет осуществлять дистанционный контроль за тремя перечисленными ниже технологическими параметрами, которые являются необходимыми и достаточными для проведения процесса депарафинизации труб скребками.

Первый параметр провис троса 3, возникающий при застревании скребка 4 в парафине при движении вниз.

Второй параметр избыточное натяжение троса 3 выше заданного значения, возникающее при застревании скребка 4 в парафине при движении его вверх.

Третий параметр достижение скребком 4 верхнего положения в скважине.

Дистанционный контроль за первым параметром осуществляется следующим образом. Провис троса 3 фиксируется датчиком контроля 8, выходной сигнал которого вызывает через дополнительный блок коммутации 9 размыкание цепи одного из фазных проводов электродвигателя 1.

Снижение величины фазного тока от уровня номинального значения фиксируется датчиком тока 10 в виде снижения напряжения на его выходе.

Первый компаратор 11, первый вход которого подсоединен к выходу датчика тока 10, а второй вход к выходу первого формирователя заданного уровня 15 выдает на блок управления 7 сигнал, который воспринимается как событие провиса троса 3. Величина напряжения на выходе первого формирователя заданного уровня 15 выставляется в виде значения, необходимого для однозначного распознавания факта снижения тока через датчик тока 10 ниже номинального фазного тока двигателя 1.

Дистанционный контроль за вторым параметром осуществляется следующим образом. Застревание скребка 4 в парафине при движении вверх в скважине 5 приводит к возрастанию натяжения троса 3 и, соответственно, к увеличению нагрузки на электродвигатель 1. Повышение величины фазного тока двигателя 1 соответствует увеличению уровня напряжения на выходе датчика тока 10.

Второй компаратор 12, первый вход которого подсоединен к выходу датчикам тока 10, а второй вход к выходу второго формирователя заданного уровня 16, выдает на блок управления 7 сигнал, который воспринимается, как событие застревания скребка 4 в парафине. Величина напряжения на выходе формирователя второго заданного уровня 16 выставляется в виде значения, необходимого для однозначного распознавания факта превышения тока через датчик тока 10 выше номинального фазного тока двигателя 1.

Дистанционный контроль за третьим параметром осуществляется следующим образом. Достижение скребком 4 верхнего положения в скважине 5 сопровождается скачкообразным увеличением нагрузки двигателя 1, соответствующим увеличением фазного тока, и таким же увеличением напряжения на выходе датчика тока 10, выход которого подсоединен к входу дифференцирующего блока 14. Дифференцирующий блок 14, выходной сигнал которого пропорционален скорости нарастания входного сигнала, выдает на первый вход третьего компаратора 13 сигнал высокого уровня. Третий компаратор 13, второй вход которого подсоединен к выходу третьего формирователя заданного уровня 17, выдает на блок управления 7 сигнал, который воспринимается, как событие достижения скребком 4 верхнего положения в скважине 5. Величина напряжения на выходе третьего формирователя заданного уровня 17 выставляется в виде значения, необходимого для однозначного распознавания факта превышения скорости нарастания тока через датчик тока 10 над уровнем технологических шумов изменения фазного тока, связанных с изменением напряжения сети или при застревании скребка 4 в парафине при движении вверх в скважине 5.

В предлагаемой системе дистанционного управления все элементы контроля провиса троса, избыточного натяжения троса и верхнего положения скребка, датчика контроля провиса троса, имеют электрические связи с оборудованием скважины, что позволяет располагать их, а следовательно и блок управления, вдали от нефтяной скважины и дистанционно управлять тремя необходимыми технологическими параметрами. Это исключает расходы на обслуживание системы управления на наладку при ремонте скважин и на взрывозащитное исполнение, а также позволяет использовать одну систему управления процессом депарафинизации нескольких нефтяных скважин.

Так, для подключения электрооборудования второй скважины, ограниченного на чертеже пунктиром поз.I, к системе управления, обозначенной на чертеже пунктиром поз. II, необходимо фазный провод с выхода дополнительного блока коммутации подключить к входной цепи датчика тока, а остальные фазные провода с выхода электродвигателя на входы блока коммутации.