使用變速驅動器來重新啟動井下潛水泵電機的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，使用包括控制系統(tǒng)的變速驅動器來控制井下泵，控制系統(tǒng)被配置為檢測泵系統(tǒng)的運行中的中斷。在要求重新啟動泵電機的中斷之后，控制系統(tǒng)確定泵電機的反向轉速并在該速度足夠低時重新啟動電機?？刂葡到y(tǒng)可以被配置為減小變速驅動器的輸出電壓以及掃過輸出頻率的范圍以確定在電機汲取電流最低時的頻率。這是驅動器的輸出匹配電機的速度并且電機的視在阻抗最大時的頻率。當速度足夠低時，電機被重新啟動。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術 一般地涉及電控制系統(tǒng)，以及更具體地涉及在用于電潛水泵的變速驅動器中實施用于確定泵何時可以被重新啟動的系統(tǒng)和方法。
技術介紹
通常通過在油田中鉆井，隨后通過這些井將油從油田中泵出來，由此產出原油。通常，使用電潛水泵從井中泵出油。電功率被提供給井表面處的電驅動系統(tǒng)，并且這些驅動系統(tǒng)提供所需的電功率給井下泵。盡管井下泵被設計為連續(xù)運行，但是它們遭遇可能由多種不同原因導致的中斷。例如，井狀況的變化(例如，油井中的瓦斯的出現(xiàn))可能導致泵停止運行。提供給泵的驅動系統(tǒng)的功率的中斷或變化也可能導致泵的運行中斷。即使泵運行中的這些中斷相對較短，但是它們卻可能是非常具有破壞性的，尤其是當泵是在深井中運行的潛水泵時。這些中斷可能是非常具有破壞性的，這是因為必須適于井并因而又長又窄的潛水泵具有非常小的慣性。因此，當導致中斷的狀態(tài)發(fā)生改變時，這些泵與具有更大慣性的泵(例如，地面泵)相比非?？斓芈聛砘蛲Ｖ?。由于泵上的大的液柱，因此泵的減速在深井中更加顯著。 一般來說，當泵的運行被中斷長于大約半秒鐘時，泵將開始反向旋轉。通常，存在某個速度，低于該速度時由泵產生的壓力不足以支持液柱。當泵的旋轉降低到低于該速度時，液體開始通過井和泵后退，顯著地增加恢復向前旋轉該泵所需的轉矩。盡管可能符合該泵電機的速度，降低其反向旋轉并再次使其開始向前旋轉，但是這通常需要大量轉矩。能夠由該泵系統(tǒng)產生的轉矩可能被如下的因素限制，例如，用于泵電機的驅動器的輸出、向井下運送功率的電纜的阻抗等，因此重新啟動泵電機可能需要高于系統(tǒng)能夠產生的轉矩。因此，通常必須停止泵并且在泵能夠被重新啟動之前等待從井中排出液柱。在一些情況下，液柱排回到巖層中所需的時間可能是幾分鐘，然而在其他情況下，可能花費超過一個小時。通常，當需要重新啟動泵時，操作員等待預定的時間段，隨后重新啟動泵。通常通過將液體完全從井中排出所需的時間量與安全裕度(例如，額外的25%)相加來確定該等待時間段。因為每個井一天一般可能產生數(shù)百或甚至數(shù)千桶油，所以與泵停止以及重新啟動之間的延遲有關的花費可能非常高。因此需要最小化泵停止時間和泵重新啟動時間之間的延遲。
技術實現(xiàn)思路
本公開涉及使用變速驅動器來重新啟動井下電潛水泵電機的系統(tǒng)和方法，解決一個或多個上述討論的問題。在一個具體實施例中，使用變速驅動器來控制井中所使用的井下電潛水泵。變速驅動器包括控制系統(tǒng)，其被配置為檢測泵系統(tǒng)運行中的中斷。如果控制系統(tǒng)檢測到需要重新啟動泵電機的功率中斷或一些其他中斷，則該控制系統(tǒng)確定泵電機的反向轉速以及在該速度足夠低時重新啟動電機。在該實施例中，控制系統(tǒng)被配置為降低變速驅動器的輸出電壓以及掃過輸出頻率的范圍來確定電機汲取的電流最低時的頻率。該頻率是電機的視在阻抗最高時的頻率，表示變速驅動器的輸出的頻率與電機的速度匹配。從該頻率可以知道電機的反向轉速，因此控制系統(tǒng)確定速度是否足夠低至泵系統(tǒng)具有足夠的轉矩來重新啟動。如果速度足夠低，則電機被重新啟動。否則，控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控電機的速度并在其速度被確定為足夠低之后重新啟動該電機。一個實施例包括一種重新啟動井下泵的方法。方法包括確定泵電機的反向轉速，確定該速度是否足夠低至重新啟動電機，以及在速度足夠低的情況下重新啟動電機。閾值速度可以被用來測量電機的反向轉速是否足夠低至重新啟動電機?？梢皂憫跈z測到需要重新啟動井下泵電機的井下泵的運行中的中斷來實施該方法。例如，井狀況中的變化或至驅動電機的變速驅動器的功率的中斷可能導致電機的正向轉動降低，甚至于反向轉動。盡管功率中斷，可以執(zhí)行跨越(ride-through)處理來試圖維持泵操作，但是如果這些處理不成功，則將進行根據上述方法的電機速度的檢測以及電機的重新啟動。在一個實施例中，泵電機的反向轉速是通過減小變速驅動器的輸出電壓、在輸出頻率的范圍運行該驅動器以及確定哪個頻率是電機汲取電流最低所在的頻率來確定的。在該頻率，電才幾的4見在阻抗最高，表示變速驅動器的頻率匹配電機的速度。當頻率已知時，可以確定電機是否可以被重新啟動。在一個實施例中，當速度下降到閾值(低于該閾值，泵系統(tǒng)具有足夠的轉矩來重新啟動)之下時，電機重新啟動。在另一實施例中，在速度接近0時電積故重新啟動。另一實施例包括變速驅動器，其被配置為驅動井下泵電機。變速驅動器包括控制系統(tǒng)，其被配置為確定泵電機的反向轉速、確定該速度是否足夠低至重新啟動電機以及如果可能則重新啟動電機。例如，變速驅動器可以在該電機的反向轉速下降至低于閾值(低于該閾值，泵系統(tǒng)具有足夠的轉矩來重新啟動)之下時重新啟動泵電機。該處理可以響應于泵運行的中斷(例如，至變速驅動器的功率的中斷)開始處理之后,各種其他實施例也是可能的。本專利技術的各種實施例可以提供相對于現(xiàn)有技術的多個優(yōu)點。例如，呈現(xiàn)的系統(tǒng)和方法可以減小在試圖重新啟動泵電機之前必要的等待時間量。等待時間的減小降低了由于泵運行中的中斷導致的損失的產量。還提供了其他優(yōu)點。附圖說明本專利技術的其他目的和優(yōu)點將由于閱讀下面的具體描述和參考附圖而顯而易見。圖1是示出了根據一個實施例的電潛水泵和控制系統(tǒng)的示意圖。圖2是示出了根據一個實施例的包括變速驅動器和泵的系統(tǒng)的通用結構的功能框圖。圖3是示出了根據一個實施例的確定泵速度和后續(xù)重新啟動泵的流程圖。圖4是示出了根據一個實施例的變速驅動器能夠確定泵速度的算法的流程圖。盡管本專利技術可經受各種變型和替換形式，但是僅通過圖中的示例和附屬具體描述示出了特定實施例。然而應該理解圖和具體描述不旨在將本專利技術限制于所描述的特定實施例。本公開相反旨在覆蓋由附屬權利要求限定的本專利技術的范圍內的所有變型、等同物和替換物。具體實施例方式下面描述了本專利技術的一個或多個實施例。應該注意下面描述的這些和任何其他實施例是示例性的，并且旨在示出本專利技術而不是用于限制本專利技術。如在此所描述的，本專利技術的各種實施例包括系統(tǒng)和方法，用于在泵的正常運行中斷之后使用變速驅動器確定電潛水泵轉速，從而確定何時能夠以最小延遲重新啟動所述泵，而不必等待可能長于必要的時間長度。在一個實施例中，使用變速驅動器控制在井中使用的井下電潛水泵。變速驅動器包括整流器和逆變器部分，以及電容器組和控制系統(tǒng)。驅動器接收AC輸入功率(遭受中斷和/或變化)以及產生適于驅動泵的輸出功率。驅動器被配置為檢測所提供的AC功率中的中斷，如果可能則跨越這些中斷，從而防止否則在泵的正常運行中將會經歷的至少一些中斷。在該實施例中，如果變速驅動器檢測到輸入功率的中斷，或者如果在輸入功率線上存在超過閾值水平的電壓降低，這意味著跨越事件的開始。 一旦檢測到跨越事件的開始，驅動器的控制系統(tǒng)關閉驅動器的整流器部分以及從電容器組汲取能量以繼續(xù)逆變器部分的運行，從而繼續(xù)為泵提供功率。如果輸入線上的中斷結束(或者如果線路開始恢復到其正常電壓)，則意味著跨越事件的結束。如果跨越事件短至足以維持泵的操作，則控制系統(tǒng)以受控的方式恢復整流器的運行，以避免可能損壞驅動器的電流的突然涌入。該控制系統(tǒng)使驅動器緩慢地為電容器組再充電并返回到正常運行狀態(tài)。在驅動器運行停止(例如，由于改變井狀態(tài)或功率中斷)之后，泵的正向轉動減慢，隨后隨著井中的液柱向下通過泵排出并進入巖層而反向。為了確定泵的反向轉速，驅動器被控制產生輸出驅動信號至具有相對較低的電壓和本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于重新啟動井下泵的方法，包括： 確定井下泵電機的反向轉速； 確定所述井下泵電機的所述反向轉速是否足夠低以重新啟動所述泵電機；以及 當所述井下泵電機的所述反向轉速足夠低時，重新啟動所述井下泵電機。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】US 2007-4-6 60/910,470;US 2008-4-2 12/061,2411.一種用于重新啟動井下泵的方法，包括確定井下泵電機的反向轉速；確定所述井下泵電機的所述反向轉速是否足夠低以重新啟動所述泵電機；以及當所述井下泵電機的所述反向轉速足夠低時，重新啟動所述井下泵電機。2. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括響應于檢測要求所 述井下泵電機重新啟動的所述井下泵的運行中斷來執(zhí)行權利要求1的 所述方法o3. 根據權利要求2所述的方法，其中檢測所述井下泵的運行的 中斷包括檢測至變速驅動器的功率的中斷，所述變速驅動器耦合到所 述井下泵電機并凈皮配置為驅動所述井下泵電機。4. 根據權利要求3所述的方法，進一步包括響應于檢測至所述 變速驅動器的所述功率的中斷執(zhí)行跨越處理以及在所述跨越處理之 后執(zhí)行權利要求1所述的方法。5. 根據權利要求1所述的方法，其中確定所述井下泵的所述反 向轉速包括改變控制所述井下泵的電機的變速驅動器的頻率，監(jiān)控所 述電機的視在阻抗，確定所述電機的所述視在阻抗基本上最大時的頻 率，以及從所述電機的所述浮見在阻抗基本上最大時的所述頻率，從而 確定所述井下泵的所述反向轉速。6. 根據權利要求5所述的方法，其中確定所述電機的視在阻抗 基本上最大時的所述頻率包括確定由所述電機汲取的電流基本上最小時的頻率。7. 根據權利要求1所述的方法，其中確定由所述電機汲取的所 述電流基本上最小時的所述頻率包括減小所述變速驅動器的輸出電 壓，隨后確定在多個頻率處由所述電機汲取的所述電流，以及確定在 哪個頻率處由所述電機汲取的所述電流基本上最小。8. 根據權利要求1所述的方法，其中確定所述泵電機的所述反 向轉速是否足夠低以重新啟動所述泵電機包括確定所述泵電機的所 述反向轉速是否低于閾值反向轉速。9. 根據權利要求8所述的方法，其中所述方法在包括所述井下 泵和所述井下泵電才幾的泵系統(tǒng)中實現(xiàn)，以及其中所述閾值反向轉速包 括如下速度，在低于所述速度時，所述泵系統(tǒng)具有足夠的轉矩來重新 啟動。10. 根據權利要求1所述的方法，還包括當所述井下泵電機的 所述反向轉速基本上為0時，重新啟動所述井下泵電機。11. 一種裝置，包括 用于井下泵的變速驅動器；其中所述變速驅動器包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)被配置為確定 井下泵電機的反向轉速，確定所述井下泵電機的所述反向轉速是否足 夠低以重新啟動所述泵電機，以及當所述井下泵電機的所述反向轉速足夠低時，重新啟動所述井下 泵電機。12. 根據權利要求11所述的裝置，其中所述控制系統(tǒng)被配置為 響應于檢測要求所述井下泵電機重新啟動的所述...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：M勒森，S普麗提，JR里德，TG約哈楠，
申請(專利權)人：貝克休斯公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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