скважинная насосная установка для добычи нефти

Формула изобретения

Скважинная насосная установка для добычи нефти, состоящая из погружного центробежного насоса с электродвигателем, электрического кабеля питания, трансформатора, преобразователя частоты и колонны подъемных труб, отличающаяся тем, что для питания электродвигателя используется однопроводный электрический кабель, а питающее рабочее напряжение подается по нему к погружной части установки в виде постоянного тока, для чего инвертор конструктивно выведен из схемы преобразователя частоты и расположен в скважине в зоне подвески электродвигателя, а трансформатор, обеспечивающий необходимое для работы двигателя напряжение, установлен на входе в преобразователь.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи нефти и других пластовых жидкостей и может быть использовано в процессе эксплуатации скважин эпектропогружными насосами.

Известна конструкция насоса с частично-peгулируемым насосом, установленного в скважине на колонне подъемных труб. На устье скважины установлен тиристорный преобразователь частоты питающего напряжения, а также датчик давления и датчик напряжения, установленный в линии подвода электроэнергии к приводу (авт. св. СССР N 1262026, кл. F 04 D 15/00, 1986).

Наиболее близкие к изобретению является установка для откачки пенистой нефти с помощью электроцентробежного насоса с регулируемым числом оборотов. Установка содержит электроцентробежный насосный агрегат, преобразователь частоты и согласующий трансформатор, расположенные на дневной поверхности у устъя скважины, а также токоподводящий кабель и устройство управления преобразователем (Максимов В.П. Регулируемое управление приводом установок погружных электронасосов, М., 1981, с. 5, 6).

Поскольку для питания погружных электродвигателей требуется напряжение выше 380 В (750 - 2300 B), необходимо между преобразователем частоты и двигателем установить трансформатор.

Напряжение питания на электродвигатель существующих установок подается по трехжильному плоскому кабелю с жесткими требованиями к изоляции, что делает установку дорогостоящей, так как жилы кабеля изготавливаются из меди. При этом существует опасность повреждения установки из-за перекрытия изоляции между жилами.

Задачей изобретения является снижение металлоемкости конструкции и повышение ее экономичности путем замены трехжильного кабеля питания электродвигателя на одножильный. При этом уменьшаются электрические потери и расход дорогостоящей меди, которая идет на изготовление жил кабеля и повышается надежность установки в процессе эксплуатации за счет уменьшения опасности повреждения установки из-за перекрытия изоляции между жилами.

Указанная задача достигается тем, что необходимое для работы двигателя напряжение питания подается с трансформатора, установленного на входе преобразователя частоты. Преобразователь частоты преобразует это напряжение в такое же по величине с частотой регулируемой от 0 до 100 Гц. В процессе преобразования напряжение переменного тока переходит в напряжение постоянного тока, регулируемое по величине. Инвертор, выведенный из блок-схемы преобразователя частоты и расположенный в непосредственной близости от двигателя, преобразует напряжение постоянного тока, поступающее от выпрямителя в трехфазное напряжение переменного тока, которое подается на электродвигатель.

Таким образом подача напряжения постоянного тока, поступающее от выпрямителя к инвертору осуществляется однопроводным кабелем (вторым проводов является труба), что гораздо дешевле трехпроводного, кроме того требования к изоляции при передаче напряжения постоянного тока ниже, чем при передаче напряжения переменного тока.

На чертеже дана схема скважинной насосной установки для добычи нефти.

Установка содержит погружной центробежный насос 1, электродвигатель 2 переменного тока, частотный преобразователь 3, на входе которого установлен трансформатор 4, преобразующий напряжение, поступающее от станции управления 5 в номинальное.

Преобразователь 3 частоты содержит выпрямитель 7, блок 8 управления выпрямителем, инвертор 9, преобразующий постоянное напряжение, поступающее от выпрямителя 7 в переменное. Установка содержит также однопроводный кабель 6 подачи постоянного напряжения и колонну 10 подъемных труб.

Установка электроцентробежного насоса работает следующим образом.

При запуске установки переменное трехфазное напряжение питающего тока частотой 50 Гц, преобразуется трансформатором 4 в необходимое для работы погружного электродвигателя 2 переменное трехфазное напряжение питающего тока (750 - 2300 В в зависимости от мощности двигателя). Это номинальное напряжение (U_nom) поступает на вход преобразователя 3 частоты. Преобразователь 3 преобразует U_nom, частотой 50 Гц, в напряжение такой же величины с регулируемым спектром частот от 0 до 100 Гц.

Постоянное напряжение с выпрямителя 7 подается по однопроводному кабелю 6 на вход генератора 9. Инвертор 9 преобразует постоянное напряжение, регулируемое по величине в переменное, регулируемое по частоте, и подает его на ввод двигателя 2, осуществляя его запуск на требуемой для данного режима эксплуатации насоса частоте питающего напряжения.

Таким образом изобретение позволяет снизить металлоемкость конструкции кабеля и увеличить экономичность установки за счет снижения электрических потерь, а также повысить надежность работы установки за счет уменьшения опасности перекрытия изоляции между жилами кабеля.