Способ определения коэффициента заполнения глубинного штангового насоса

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА, включающий регистрацию кривой потребляемой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения, из кривой, потребляемой электродвигателем мощности выделяют кривую, соответствующую второй гармонике по отношению к частоте качания штангового насоса, после чего определяют кри , вую, соответствующую разности между кривыми потребляемой электродвигателем Мощности и вторбй гармоникой, фиксируют на ней момент начала нарастания максимальной пики мощности и по величине мощности, соответствукнцей этому моменту, определяют коэффициент заполнения насоса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CCIW

РЕСПУБЛИК

ОВ 61) SU цр E 21 В 43/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) . 3561816/22-03 (22) 10.03.83 (46) 15.07.84: Бюл. В 26 (72) Е.И.Феоктистов, Ю.Д.Коловертнов и Д.К.Прозоров (53) 622.245 (088.8) (56) 1. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промьппленностир 1978

В 10, с. 14.

2. Патент США N - 4034808, кл. 166-250, опублик. 1976 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА, включающий регистрацию кривой потребляемой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, из кривой. потребляемой электродвигателем мощности выделяют кривую, соответствующую второй гармонике по отношению к частоте качания штангового насоса, после чего определяют кри, вую, соответствующую разности между кривыми потребляемой электродвигателем мощности и вторбй .гармоникой, фиксируют на. ней момент начала нарастания максимальной пики мощности и по величине мощности, соответствующей этому моменту, определяют коэффициент заполнения насоса °

1. 1102

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для контроля за работой глубиннонасосных скважин, в частности, для контроля их производительности.

Г

Известен способ контроля производительности скважин, основанный на контроле потребляемой мощности приводного электродвигателя (1 .

По известному способу производительность насосной установки определяется в зависимости от потребляемой электродвигателем мощности. Посредством статического преобразователя мощности контролируется потребляемая электродвигателем мощность. Значение мощности интегрируется и отображается на цифровом индикаторе в единицах объемного расхода добываемой нефти.

20 .Известный способ контроля производительности глубинного насоса относится к статистическим способам, его показания существенно зависят от глубины скважины, в связи с чем этот способ обладает низкой точностью. и недостаточной надежностью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения коэффи циента заполнения глубинного штангового насоса, включающий регистрацию

30 кривой потребляеиой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз 32).

В известном способе производят интегрирование кривой мощности и полу-. ченное значение сравнивают с задан- 35 ным значением и тем самым определяют опустошение насоса. Потребляемая энергия определяется как произведение нагрузки на штангах на скорость пе.— ремещения этих штанг.

Как известно, при работе станкакачалки, приводящего в действие глубинный штанговый насос, вследствие действия инерционных сил в кинематических звеньях привода возникают вы- 45 нужденные колебания двойной (по отношению к числу качения) частоты.

Амплитуда этих колебаний имеет большую величину и существенно влияет на механическую нагрузку в штангах и 50 на форму кривой мощности. Под влиянием инерционных сил форма кривой существенно искажается, расшифровка ее становится затруднительной, а иногда н невозможной. Внесенные не- 55 линейные искажения в кривую мощности от действия инерционных сил снижают

ТОЧНОСТЬ, 901 2

Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента заполнения глубинного штангового насоса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения коэффициенте глубинного штангового насоса, включающему регистрацию кривой потребляемой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз, из указанной кривой выделяют кривую, .соответствующую второй гармонике по отношению к частоте качания штангового насоса, после чего опре†. деляют кривую, соответствующую разнос ти между кривыми потребляемой элект.— родвигателем мощности и второй гармоникой, фиксируют на ней момент начала нарастания максимальной пики мощности и по величине мощности, соответствующей этому моменту, определяют коэффициент заполнения насоса.

На фиг. 1 изображена схема, реа- лизующая предложенный способ; на фиг. 2 — типичная реальная кривая потребляемой мощности электроприводом глубинного штангового насоса прихода штанг вниз; на фиг. 3 — раэностная кривая мощности, полученная в результате вычитания из кривой потребляемой мощности (изображенной на фиг. 2) второй ее гармоники (на фиг. 2 и 3 оси ординат соответствуют. потребляемой мощности, а оси абс- цисс - положению головки балансира станка качалки).

Сущность способа заключается в следующем.

При работе глубинного штангового насоса потребляемая электродвигателем I мощность контролируется с помощью статического преобразователя мощности 2. Типичная форма сигнала мощности на выходе преобразователя

2 изображена на фиг. 2. Выходной сигнал статического преобразователя мощности подается на вход блока 3 выделения второй гармоники и одновременно на вход блока 4 задержки (время задержки сигнала в блоке

4 задается равным времени обработки сигнала в блоке 3). В блоке 3 из контролируемой мощности выделяется вторая гармоника (no отношению к частоте качания штангового насоса), Блок 3 может быть выполнен с использованием активного фильтра, настроенного на частоту второй гармоники. Электрический сигнал, соответствующий второй гармонике, далее

11029

3 подается на вычислительное устройство 5, на другой вход которого подается электрический сигнал от блока задержки 4, соответствующий контролируемой мощности. В вычислительном устройстве 5 из контролируемой мощности вычитают вторую гармонику, далее разностная кривая мощности воспроизводится на экране устройства 6. В качестве устройства воспро- 1р изведения разностной кривой мощности может быть использован, например, осциллограф с электроннолучевой трубкой

Раэностная.кривая мощности изображена на фиг. 3. За счет вычитания второй гармоники нелинейные искажения формы кривой мощности (за счет действия инерционных сил) не влияют на предложенный способ, в результате чего обеспечивается более высокая его точность. В предложенном способе используется реальная скорость движения привода, а н9 его модель, что также повьппает точность и надежность контроля.

По разностной кривой определяется коэффициент заполнения глубинного штангового насоса в ручном или автоматическом режимах. Определение коэффициента заполнения глубинного штангового насоса, например, в ручном режиме осуществляют в следующей последовательности. Определяют координату начала переднего фронта мак-. симальной пики мощности. Эта координата и соответствует координате разгрузки штанг от столба поднимаемой жидкости °

На фиг. 3 координата разгрузки . 40 обозначена точкой м . При ходе штанг вниз плунжер с подвижным клапаном перемещается сначала в незапол.ненной части объема насоса. Когда подвижный клапан при ходе штанг вниз 4> соприкоснется с нефтью в насосе, подвижный клапан откроется и произойдет разгрузка штанг на величину столба поднимаемой нефти в скважине. В свою очередь, эта разгрузка приведет к 50 естественной разбалансировке станкакачалки и, как следствие этого, к увеличению потребляемой мощности электродвигателем. Увеличение мощиос»ти происходит до ее максимальной пики

01 4 по линник-Ь (фиг. 3), соответствующей переднему фронту максимальной пики мощности

Нарастание переднего фронта мак" симальной пики мощности начинается. в точке с

Полная длина хода плунжера насоса пропорциональна длине оси абсцисс на фиг. 3, т .е. длине 01. Часть пути плунжера на отрезке cN перемещается в незаполненном по высоте обхеме насоса. Следовательно, коэффициент заполнения насоса определяется как отношение длины хода Ю к д5, т,е.

a å (е

Коэффициент заполнения насоса практически всегда меньше единицы.

Он позволяет определить, например, суточную производительность глубинного насоса.

-g2

4 S+-50 24 (мз/сУ(), где К = коэффициент заполнения a å насоса;

d — диаметр насоса;

S — длина хода насоса, — число качаний балансира в минуту.

Коэффициент заполнения насоса по предлагаемому способу также можно определить и в автоматическом режиме, например, путем анализа разностной кривой мощности с привлечением средств микропроцессорной техники. ,Предложенный способ также позволяет через определенную производительность оценить динамический уровень в затрубном пространстве и следить за исправностью самого насоса и глубинно-насосной установки в целом.

Внедрение предложенного способа позволит оперативно следить за производительностью нефтяной скважины, оборудованной глубинным штанговым насосом, а также за состоянием насоса и наземного оборудования. Оперативный контроль за производительностью нефтяной скважины позволяет своевременно обнаружить потерю добычи по контролируемой скважине.

1102901

Составитель А.Назаретова

Редактор К.Волощук Техред С. Мигунова Корректор В.Бутяга

Заказ 4919/21 Тирам 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открыгий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент.", г. Уагород, ул. Проектная, 4