Устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее датчик усилия, блоки управления, постоянного напряжения и аналого-цифрового преобразователя , регистр памяти и схему совпадения , выход которой подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации насосной установки, оно снабжено датчиком хода, двумя формирователями импульса , блоками вычисления и индикации, накапливающим сумматором и тремя дополниЪюхпоетоянного напрткений Схема Совпадение .- / формиц. ил1пил1 са | Латчик wdL I срормшз. илт Шнтлиоа/ощий сдмматпор тельными регистрами памяти, выходы датчика хода подключены к соответствующим входам формирователей импульса, выход одного из которых одновременно связан с одним из входов основного регистра памяти и блока управления, второй вход последнего подключен к выходу другого формирователя импульса, а третий - к выходу схемы совпадения, входы которой соответственно связаны с выходами блока постоянного напряжения, датчика усилия и блока аналого-цифрового преобразователя, подключенного другим своим выходом к входу накапливающего сумматора, при этом другие входы последнего связаны с двумя выходами блока управления, а его выход подключен одновременно к входам основного и кажi дого из трех дополнительных регистров памяти , причем последние своими входами (Л подключены к третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, щестой выход которого и выходы основного и трех дополнительных регистров памяти связаны с входами блока вычислений, выход которого подключен к входу блока индикации. Датчик Бмк анат силия го-цифуового преобразователя Iрегисгпр памяти I регистр памати индикации Б/юк вычислений Шревистр тмл/ли Wpezucmp памяти БЛОК иправленая
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ соцИАлистических
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ашцик усипия
Ъат суем
1ф аа
Еф как сум
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3765205/25-06 (22) 20.06.84 (46) 30.11.85. Бюл. № 44 (71) Институт кибернетики АН АЗССР и
Отдел автоматизированных систем управления АН АЗССР (72) Ю. А. Махмудов, Г. Х. Алиев, В. Ф. Эфендиев и Н. А. Чирагов (53) 622.245(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1152277, кл. F 04 В 47/00, 10.04.84. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОДЗЕМНОЙ
ЧАСТИ СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ
НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее датчик усилия, блоки управления, постоянного напряжения и аналого-цифрового преобразователя, регистр памяти и схему совпадения, выход которой подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации насосной установки, оно снабжено датчиком хода, двумя формирователями импульса, блоками вычисления и индикации, накапливающим сумматором и тремя дополни,. ЯО„„119505 (у) 4 F 04 В 47/00// Е 21 В 43/00 тельными регистрами памяти, выходы датчика хода подключены к соответствующим входам формирователей импульса, выход одного из которых одновременно связан с одним из входов основного регистра памяти и блока управления, второй вход последнего подключен к выходу другого формирователя импульса, а третий — к выходу схемы совпадения, входы которой соответственно связаны с выходами блока постоянного напряжения, датчика усилия и блока аналого-цифрового преобразователя, подключенного другим своим выходом к входу накапливающего сумматора, при этом другие входы последнего связаны с двумя выходами блока управления, а его выход подключен одновременно к входам основного и каждого из трех дополнительных регистров памяти, причем последние своими входами подключены к третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, шестой выход которого и выходы основного и трех дополнительных регистров памяти связаны с входами блока вычислений, выход которого подключен к входу блока индикации.
1195052
Изобретение относится к устройствам, используемым в нефтедобыче и предназначенным для контроля работы глубиннонасосного оборудования в процессе эксплуатации нефтяных скважин, в частности, для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки.
Цель изобретения — повышение эффективности эксплуатации насосной установки.
На. фиг. 1 представлена функциональная схема установки для определения силы трения в подземной части Скважинной штанговой насосной установки; на фиг. 2 — схема блока управления по фиг. 1; на фиг. 3 — замкнутая динамограмма работы скважинного штангового насоса; на фиг. 4 — временная развертка динамограммы, соответствующая замкнутой динамограмме по фиг. 3; на фиг. 5 — временная развертка сигнала, получаемая на выходе датчика хода.
Схема блока управления содержит элементы Hi — Из., триггеры Ti — Т4, реверсивные счетчики Сч.l и Сч.2, элементы ИЛИ; генератор импульсов (ГИ). На замкнутой динамограмме работы скважинного штангового насоса (фиг. 3) приняты следующие обозначения: P —, усилия на полированном штоке; S — ход полированного штока;
Ршт — теоретическое значение веса штанг;
Лà — площадь части СДЕ динамограммы, характеризующая работу насоса, затраченную на преодоление суммарной величины силы трения подземной части скважинной штангозой насосной установки. На фиг. 4 приняты следующие обозначения;
P —; t — время;, — — временные интервалы;
P(t) — сигнал усилия, получаемый на датчике усилия; F, F< — площади отдельных участков замкнутой динамовраммы; на фиг. 5 приняты обозначения: S — ход полированного штока; t — время; t,— момент времени достижения сигнала хода максимальной величины (точка А); t z — момент времени достижения сигнала хода минимальной величины (точка Б) .
Устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки содержит датчик усилия 1, блоки управления 2, постоянного напряжения 3 и аналого-цифрового преобразователя 4, регистр памяти 5 и схему совпадения 6, выход которой подключен ко входу блока управления 2.
Устройство снабжено датчиком хода 7, двумя формирователями 8 и 9, блоками вычисления 10 и индикации 11, накапливающим сумматором 12 и тремя дополнительными регистрами памяти 13 — 15. Выходы датчика хода 7 подключены к соответствующим входам формирователей импульса 8 и 9, выход одного из которых — 9 одновременно связан с одним из входов основного
10 регистра памяти 5 и входом а, блока управления 2, второй вход а последнего подключен к выходу другого формирователя импульса 8, а третий а — к выходу схемы совпадения 6. Входы схемы совпадения 6 соответственно связаны с выходами блока постоянного напряжения 3, датчика усилия 1 и блока аналого-цифрового преобразователя 4, подключенного другим своим выходом к входу накапливающего сумматора 12.
Другие входы последнего связаны с двумя выходами в, и в блока управления 2, а его выход одновременно подключен к входам основного 5 и каждого из трех 13 — 15 дополнительных регистров памяти. Дополнительные регистры памяти 13 — 15 своими входами подключены к третьему в, четвертому в и пятому в5 выходам блока управления 2, шестой выход вб которого и выходы основного 5 и трех дополнительных
13 — 15 регистров памяти связаны с входами блока вычислений 10, выход которого подключен к входу блока индикации 11.
Предлагаемое устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки работает следующим образом.
При достижении сигналом хода S(t) максимальной величины (точка А на фиг. 5) на выходе первого формирователя импульсов 8 (фиг. 1) вырабатывается сигнал, который поступает на второй вход 4 блока управления 2. При этом на первом выходе в блока управления 2 через промежутки времени М вырабатываются сигналы, которые поступают на вход накапливающего сумматора 12. Так как выход датчика усилия 1 связан с входом блока аналого-цифрового преобразователя 4, то в накапливающем сумматоре 12 в моменты времени ht происходит суммирование текущих значений кодов сигнала усилия P(t) . Так как значение t выбирается равным st =1 еди40 нице времени, то в накапливающем сумматоре происходит суммирование элементарных площадей, равных дt P(t);. Это продолжается до момента равенства Р(1) и =Р,, (точка С на фиг. 4). Так как выходыдатчика усилия 1 и блока постоянного напряжения 3 подключены к соответствующим входам схемы совпадения 6, то в момент равенства P(t) и Р„, величины которых получаются соответственно на выходах датчика усилия 1 и блока постоянного напряжения 3, на выходе схемы совпадения 6 получается сигнал, который поступает на третий вход аз блока управления 2.
При этом на третьем выходе в з блока управления 2 вырабатывается сигнал, который поступает на вход первого дополнительного регистра памяти 13. Так как другой вход первого дополнительного регистра памяти 13 подключен к выходу накапливающего сумматора 12., то содержимое
1 195052 накапливающего сумматора 12, т. е. значение кода, соответствующее площади Fq (фиг. 4), записывается в первый дополнительный регистр памяти 13.
При достижении сигналом хода S(t) минимальной величины (точка Б на фиг. 5) на выходе второго формирователя импульса 9 вырабатывается сигнал, который одновременно поступает на вход основного регистра памяти 5 и на первый вход а, блока управления 2. Так как другой вход основного регистра памяти 5 подключен к выходу накапливающего сумматора 12; то содержимое накапливающего сумматора 12-, т. е. значение кода, соответствующее площади (F,+F ) (фиг. 4), записывается в основной регистр памяти 5. Кроме того, при поступлении сигнала на первый вход а блока управления 2 на его втором выходе в вырабатывается сигнал, который поступает на другой вход накапливающего сумматора 12 и сбрасывает его содержимое в нулевое состояние. Далее в накапливающем сумматоре 12 опять начинается суммирование текущих значений кодов сигнала усилия Р(1),, получаемых на выходе блока аналого-цифрового преобразователя 4. Это продолжается в течение времени Wz. При равенстве
При достижении сигналом хода S(t) максимальной величины на выходе первого формирователя импульса 8 опять получается сигнал, который поступает на второй вход а. блока управления 2. При этом сначала на пятом выходе в> блока управления 2 получается сигнал, который поступает на вход третьего дополнительного регистра памяти 15. Так как другой вход третьего дополнительного регистра памяти 15 подключен к выходу накапливающего сумматора 12, то содержимое сумматора 12, т. е. значение кода, соответствующее площади F4 (фиг. 4), записывается в третий до5
55 полнительный регистр памяти 15. Далее на шестом выходе в6 блока управления 2 получается сигнал, который поступает на соответствующий вход блока вычислений
10. Так как входы блока вычислений 10 соответственно подключены к выходам основного 5 и трех дополнительных 13 — 15 регистров памяти, то на основе значения площадей F F блок вычислений 10 определяет следующие величины (фиг. 3 и 4): работу насоса, затраченную на преодоление суммарной величины силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки, как АГ=г4 — F,; общую работу насоса, т. е. общую площадь динамограммы
КДЕСК, как F = F + F< — (F + Fz); коэффициент сх, характеризующий эффективность эксплуатации глубиннонасосного оборудования, как ы-=. — .
b. F
Найденные в блоке вычислений 10 значения ЛГ,F и сс выводятся в блок индикации 11.
Блок управления работает следующим образом (фиг. 2).
Сигнал, полученный на выходе первого формирователя импульса 8 (фиг. -1) поступает на второй вход а блока управления (фиг. 2). При этом запускается ГИ, и импульсы с выхода ГИ поступают на один из входов элементов И вЂ” И, а также на первый выход в блока управления 2, и на первом выходе в, блока управления 2 вырабатываются соответствующие сигналы.
Кроме того, при поступлении сигнала на второй вход а блока управления 2 триггер Т, переключается в единичное, а триггер Т в нулевое состояния, реверсивные счетчики Сч. 1 и СЧ. 2 сбрасываются в нулевое состояние. При переходе триггера Т1 в единичное, а триггера Tz в нулевое состояния открывается элемент И 4 и импульсы о периодом М с выхода ГИ, пройдя через элемент И4, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика Сч.2. Поэтому в реверсивном счетчике Сч.2 происходит подсчет импульсов, соответствующих временному интервалу Г .
При поступлении сигнала на третий вход а блока управления 2 этот сигнал, пройдя через элемент И, поступает на вход триггера Т> и переключает его в единичное состояние. При этом элемент И» закрывается и прекращается подсчет импульсов счетчиком Сч.2 . При переходе триггера Т в единичное состояние открывается элемент Иq и импульсы с периодом л1 с выхода ГИ, пройдя через элемент Из, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика Сч.1. Поэтому в реверсивном счетчике Сч. 1 происходит подсчет импульсов, соответствующих временному интервалу Г (фиг. 4).
При поступлении сигнала на первый вход а, блока управления 2 триггеры Т, и Т, 1195052
&он у юа&ения
Фыа. S
4аиаs г
ВНИИПИ Заказ 7397/38 Тираж 585 Подписное
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 переключаются в нулевое состояние. При этом элементы И з и И4 закрываются, а элемент Иа открывается. Поэтому импульсы с периодом М с выхода ГИ, пройдя через элемент И», поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика Сч.1 и происходит уменьшение содержимого реверсивного счетчика Сч.1. Равенство содержимого реверсивного счетчика Сч.1 нулю означает, что временной интервал г.зоказался равным 7 (фиг. 4). При равенстве содержимого реверсивного счетчика Сч.1 нулю на его выходе получается сигнал„который поступает на четвертый .выход в4 блока управления 2. Кроме того, сигнал с выхода реверсивного счетчика Сч.1 поступает на вход триггера Тз и переключает его в единичное состояние. При переходе триггера Тз в единичное состояние открывается элемент Hs и импульсы с периодом d t с выхода ГИ, пройдя через элемент И, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика Сч.2 и происходит уменьшение содержимого реверсивного счетчика Сч.2.
Равенство содержимого реверсивного счетчика Сч.2 нулю означает, что временной интервал г.4 оказался равным cà (фиг. 4).
При равенстве содержимого реверсивного счетчика Сч.2 нулю Hà его выходе получается сигнал, который поступает на пятый выход в, блока управления 2. Кроме того, сигнал с выхода реверсивного счетчика Сч.2 поступает на вход триггера Т4,переключает
его в единичное состояние и на шестом выходе ва блока управления 2 вырабатывает. ся соответствующий сигнал.
Как видно из фиг. 2 входы элемента ИЛИ соединены соответственно с первым а, и вторым аа входами блока управления 2, а также . с выходом первого реверсивного
15 счетчика Сч.1. Поэтому при поступлении на входы элемента ИЛИ импульса на втором выходе в, блока управления 2 вырабатывается соответствующий сигнал. Сигнал на третьем выходе вз блока управления 2 вырабатывается при переходе триггера Тг в еди2О ничное состояние.
Далее цикл работы устройства в следующем цикле работы скважинкой штанговой насосной установки повторяется.
