от погружного датчика скс «скад

АНАЛИЗ СХЕМ ПРИЕМА СИГНАЛА
ОТ ПОГРУЖНОГО ДАТЧИКА СКС «СКАД»
Мандрик Е.С., Лымарь О.В.
(БелНИПИнефть)
В настоящее время система контроля скважинная (СКС) стала
неотъемлемой частью установки электрического центробежного насоса
(УЭЦН). При всем разнообразии технических решений, СКС представляет
собой комплекс, содержащий погружной блок, монтируемый в нижней части
погружного электрического двигателя (ПЭД), и наземный блок, монтируемый в
станцию управления (СУ) УЭЦН. На данный момент весь фонд УЭЦН
НГДУ «Речицанефть» оборудован современными СКС типа «СКАД-2002» и
«СКАД-3003М», разработанными в институте БелНИПИнефть, специалисты
которого осуществляют также их инженерно-технологическое и авторское
сопровождение. Увеличение глубины спуска ПЭД и применение станций
управления с частотным регулированием в значительной мере усложнило
организацию надежного канала связи между погружным и наземным блоками
СКС. Одним из путей решения рассматриваемой проблемы и, соответственно,
целью данных исследований является выбор оптимального схемотехнического
решения приемной части наземного блока СКС.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
произведено численное моделирование электромагнитных процессов в УЭЦН в
пакете Мatlab Simulink, экспериментально исследованы характеристики
напряжения смещения нейтрали при различных режимах работы
УЭЦН, выполнен анализ схемных решений приемной части наземного блока
СКС, применительно к решаемой задаче, экспериментальная апробация
принятых
схемотехнических
решений
на
скважинном
фонде
НГДУ «Речицанефть».
Моделирование электромагнитных процессов в Matlab Simulink выявило
наличие значительного напряжения смещения нейтрали при работе УЭЦН.
Причем энергетический и временной спектр указанного напряжения
существенно зависит от режима работы УЭЦН. Наиболее тяжелый режим
характерен для работы станции управления в «шестиимпульсном» режиме без
сглаживающего фильтра.
В отдельных случаях высокочастотные составляющие напряжения
смещения нейтрали, лежащие в области информационного сигнала
(14…18 кГц), приводят к потерям пакетов данных СКС «СКАД».
Соответственно, теряется ценная информация по технологическим параметрам
работы УЭЦН и затрудняется вывод погружного оборудования на рабочий
режим.
На рисунке 1 представлены схемные решения, применяемые в приемной
части УП СКС «СКАД-2002» и «СКАД-3003М».
Рисунок 1 – Схемы детектирования, применяемые в различных
поколениях СКС «СКАД»
Основным недостатком приведенных схем является нелинейность
коэффициента передачи, вызванная ограничивающими диодами D1. Для
оценки фактического уровня информационного сигнала были получены и
обработаны (с применением вейвлет-преобразования) осциллограммы
напряжений и токов в нейтральной точке ТМПН. Выявлено, что отношение
сигнал/шум падает, но информационный сигнал должен детектироваться, если
анализировать не только ВЧ составляющую, но и токи частоты питания
датчика.
Для повышения эффективности детектирования информационного
сигнала предложена схема с датчиком тока, представленная на рисунке 2.
В данном случае используется цифровая обработка (реализованная на
сигнальном процессоре) по трем частотным каналам: по питанию и на частотах
информационного сигнала. Экспериментальная апробация предложенного
схемотехнического решения приемной части СКС «СКАД» на действующем
скважинном фонде НГДУ «Речицанефть» подтвердила его высокую
помехозащищенность.
Рисунок 2 – Детектор на основе датчика тока