Способ управления эрлифтом

 

Иэобрете)1ие поз}1оляет ЛОЕИ.ЗСИТЬ надежность и ткономггпюсть работы фиа | J эрлифта путем своевременного предотвращения образования пробок. Воздух подают в нюкнюю часть 4 подъемной трубы 3. Воздухопровод 1 перемещают относительно части 4. Измеряют,давление в воздухопроводе 1, давление и расход смеси на выходе из трубы 3. Сравнивают измеренные параметры с их номинальными значениями, и в зависи- MocTii от сочетания полученных рассогласований определяют режим перемещения части 4. Датшый способ управления позволяет оперативно анализироршть состояние скважины по косвенным показателям процесса и автоматически изменять место впуска воздуха. 6 ил. Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧ СНИХ

РЯСПУЬЛИН

А1 (>1)4 F 04 F 1/18 госудлРстнкнный номитгт по изоьРктяниям и отнгытиям

ПРИ П-И Т СССР (21) 4234964/25 — 29 (22;: 22.04,87 (46) 23.12.88. Бюл. 1С 47 (71) A.çåðáайджа»ский политехш,ческ»й институт им, Ч.Ипьдрыма (72) I.И.Лхмедов, Ъ1.С,Лсланов и П,A.Ãàä>êèåí (53) 671.631(088.8) (.>6) A»Top(кое свидетельство СССР

К 966320, кл. F 04 1 1/18, 1981, Лвторсксн свидетельство СССР

Vi 1350734, кл, iã 04 !" 1/18, 1985. (54) СПОСОБ У11РЛБПЕ!1ИЯ ОРПИФТОХ (57) Иэобрете»ие пс>эволяс т повысить надежность и . ко»ем» ность работы

„„SU„„3446888 эрпиЪта путем своевременного предот= вращения образования пробок. Воздух подают в нижнюю часть 4 подъемной трубы 3. Боздухопровод 1 перемещают относительно части 4. Измеряют,давление в воэдухопроводе 1, давление и расход смеси на выходе из трубы 3.

Срав»ивают измеренные параметры с их номинальными значениями, и в зависимости от сочетания полученных рассогласований определяют режим перемещения части 4. Да»ньсй способ управления позволяет оперативно анализировать состояние скважины по косвенным показателям процесса и автоматически изменять место впуска воздуха, 6 ил.

1446358

Изобретение относится к насосостроению, в частности к системам автоматического управления эрлифтами °

Цель изобретения — повышение надежности и экономичности работы эр5 лифта путем своевременного предотвращения образования пробок.

На фиг.1 показана принципиальная схема эрлифта и системы управления; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 и 5 — соответственно крайние нижнее и верхнее положения нижней части подъемной трубы; на фиг.6 функциональная схема системы управления.

Эрлифт содержит воздухопровод 1 и концентрично установленную в нем с образованием кольцевого простран- 20 ства 2 подъемную трубу 3, нижняя часть 4 которой выполнена с возможно.=.тью возвратно-поступательного перемещения посредством троса 5, связанного с приводом 6, датчик 7 давле- 25 ния в кольцевом пространстве 2, блок

8 определения знака отклонения давления в кольцевом пространстве 2, датчик 9 давления на буфере скважины, блок 10 определения знака отклоненил <0 да;-.пения на буфере, датчик 11 расхода смеси, подключенный к блоку 12 определения знака отклонения расхода, датчик 13 чатяженил троса 5, блок 14 задания-контроля перемещений некией части 4 под-"емной трубы 3, при этом датчики 7 и 9 давления подключены соответственно к блокам 8 и 10, Блок !

2 опредсл ния знака отклонения расхода соединен с блоками 8 и 10 определения знака, а схема 15 знака произведения отклоненных давлений состоит из множительного устройства 15 и преобразователя 15, Эрлифт содержит также блок 16 управления приво i ) м 6 °

Нижняя часть 4 подъемной трубы 3 выполнена двухствольной. Труба 17 малого диаметра расположена внутри наружной трубы 18 с экспентриситетом.

Значения диаметров определяются из условия обеспечения заданной скорости движения жидкости и равенства сечений потоков в каждой трубе.

В подъемной трубе 3 выполнены от.верстия 19, соединяющие полость 20

55 перемен : го объема через отверстия

21 с внутр"..âíåé полостью труб 17 и

18. В трубе 18 выполнены щели 22.

Блок Я определения знака {фиг. Ь) co— держит пoследоBàòeëbío соед1tíåííèå между собой реле 23, Фильтр 24, устройство 25 сравнения и преобразователь 26, при этом контакты реле 23 соединены с датчиком 7 давления, а выход преобразователя 26 подключен к входу множительного устройства схемы 15 знака. Блок 1О определенил знака содержит последовательно соединенные между собой реле ?7, фильтр

28, устройство 29 сравнения и преобразователь 30.

Блок 12 определения знака содержит фильтр 31, устройство 32 сравнения, преобразователь 33, триггеры

34-36, элементы И 37 и 38 и элемент

ИЛИ 39.

Блок 14 задания-контроля перемещения нижней части 4 подъемной трубы 3 содержит мерный ролик 40, соединенный через редуктор 41 с кулачками 42 контакта 43, фиксирующего крайнее верхнее положение нижней части 4, контакта 45, фиксирующего крайнее нижнее положение, и контакта. 44, фиксирующег* . исходное положение. Величина перемещений.нижней части 4 устанавливается смещением кулачков 42.

БлОк 16 управления приводом 6 (фиг.б) содержит элементы НЕ 46-48,, элементы И 49 и 50, элементы ИЛИ 51—

53, триггеры 54 и 55, усилители 56 и 57 и пускатели 58 и 59.

Воздух под постоянным давлением по воздуховоду 1 через отверстия 19 в подъемной трубе 3 поступает в полость 20 переменного объема, образованную внутренней поверхностью. подъемной трубы 3 и наружной поверхностью наружной трубы 18 нижней части 4. Из полости 20 газ через отвер— тия 21 труб 17 и 18 поступает в их внутренние полости.

В процессе зрлифта датчиком 11 измеряются значения расхода смеси «а выкиде с: важины и подаются на фильтр

31 блока 12 определения знака отклонения расхода, После прохождения сглаживающего фильтра 31 средняя величина расхода q подается в устройство 32, где производится сравнение этого расхода с номинальным значением q „.

Величина рассогласования Ьс(=. и р — и „ подается на вход преобразователя 33 с характеристикой

0 при Aq dq„, 1446358 для накопления взвеси на забое скнаsign(Aq) 0 при AP < ) -AP6

55 при 3q dq39

rge dq — заданное допустимое значе3 ние рассогласования расхода.

Если рассогласование Ч (-ЗЧз то с выхода преобразователя 33 подается сигнал на S-вход триггера 36, с прямого выхода которого подается сигнал на катушки реле 23 и 27 соответственно блока 8 определения знака отклонения давления Р к в кольцевом пространстве 2 и блока 10 определения знака отклонения давления Р на буфере скважины. Одновременно сигнал с прямого выхода триггера 36 подается на вход элемента НЕ 46 блока 16 управления, затем на С-входы 54 и 55 и открывает их для приема сигналов.

Сигнал с прямого выхода триггера

36 подается на катушки реле 23 и 27 и замыкает их контакты, которые подключают датчик 7 к блоку 8, а датчик 9 — к блоку 10. Датчики 7 и 9 фиксируют в течение заданного интервала времени изменение значений давлений в кольцевом пространстве (Р ) и на буфере (P6). После прохождения фильтров 24 и ?8 "редние величины давлений Р « n Р, подаются на

Р устройства 25 и 29, где производится сравнение их с номинальными значениями Р„„ и Р 6Величины рассогласований давлений в кольцевом простран" òâå AP к =.P „ «â€”

P кн и на буфере Л P ь ЛР6С Рбн подаются на входы преобразователей

26 и 30 с характеристиками

+! при дР, sign(DP„) = 0 при -ЛРкн (ЛРк (Ркн — 1 при ЛР— ЬР„„, з gn(AP ) при Л Р < !Ррн у где bP u AP — допустимые значения

ss рассогласований давлений в кольцевом пространстве и на буфере соответственно.

Если фиксирует:я si.gn(AF ) = +1 и sign(AP ) = — 1, то это характеризует уменьшение проводимости подъемной трубы 3 выше отверстий 21!

sing(AP k) = — 1 и sign(AP ) = -1 в условиях пескопроявления характерно

5 ! !

40 жины.

Сигналы преобразователей 26 и 30 блоков 8 и !О подаются через множительное устройство схемы 15 знака на преобразователь, где реализуется функция sign(AF к. лГ6 ) и на выходеформируется сигнал

+1 при дР ЛР6 О, sign(dP ЛР6) = 0 при дР„ЛР6 = 0; — 1 при дГк A F6 ) О.

В схеме 15 знака путем анализа сигналов, поступающих с блоков 8 и

10, однозначно определяется направление вращения привода 6, перемещающего с помощью троса 5 нижнюю часть

4 подъемной трубы 3 при любых сочетаниях выходных сигналов нелинейных преобразователей 26 и 30.

Если sign(DF . AP6) = +1, т;е.

sign(dP ) = +1 и sign(ËÃ6) = — 1, уменьшается проводимость на участке между местом впуска воздуха (отверстия 21) и буфером скважины, тогда сигнал "-1" с выхода схемы 15 знака подается на второй вход элемента

И 49 блока 16 управления, на первый вход которого подан сигнал с выхода элемента HE 47.

Одновременно сигнал с выхода элемента НЕ 47 подается на первый вход элемента И 50 и на вторые входы элементов И 37 и 38 блока 12. На вход элемента НЕ 47 подается сигнал с контакта 44 блока 14, который фиксирует исходное положение нижней части 4.

Сигнал с выхода элемента И 49 подается через S-вход первого триггера

54, элемент ИЛИ 52 и усилитель 56 на вход пускателя 58, управляющего приводом 6 при перемещении нижней части 4 вверх. При этом отверстия 21, размещенные на нижней части 4, смещаются вверх с заданной скоростью.

Такое непрерывное смещение точек впуска воздуха в лифт создает эффект подвижного воздействия, который приводит.к уменьшению объемной концентрации взвеси в слое и увеличению скорости потока °

При отработке перемещений вверх или вниз сигнал на выходе элемента

НЕ 47 отсутствует.

Одновременно перемещение троса 5 через мерный ролик 40 и редуктор 41 передается кулачкам 42 бло <а 14. Если перемещение вверх происходит на установленную заранее величину Sg

14463 )8 (неличина перемещения контролируется включением контакта 43), то сигнал поступает на В-вход триггера 54, затем через элемент IUIH 53 и через уси5 литель 57 на пускатель 59, управляющий приводом 6. Осуществляется перемещение нижней части 4 вниз.

Одновременно контакт 43 связан с

S-входам триггера 34, который sanoминает момейт достижения нижней частью 4 верхнего крайнего положения, а прямой выход этого триггера 34 по" дается на первый вход элемента И 37.

При опускании контролируется также натяжение троса 5 с помощью датчика 13 натяжения, который соединен с входом элемента НЕ 48, выход этого с 11-нxадом триггера 55, а выход последне"o соединен с вторым входом элемецта ИЛИ 5?, Если натяжение троса 5 отсутствует, тогда на Г-входе триггера 55 появляется сигнал, осуществляется "сброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается на второй вход эпемента ИЛИ 52, далее через элемент ИЛИ 52 и усилитель 56 на вход пускателя 58. В результате осуществляется управление приводом 6 при подъеме нижней части 4..Прп достижении верхнего крайнего положения

ЭО срабатывает контакт 43, сигнал поступает на R-вход триггера 54, осуществляется "сброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается на второй вход элемента ИЛИ 53 и через усилитель 57 на пускатель 59, осуществляющий упранпение приводом 6 при опускании.

Если ослабления натяжения троса 5 не наблюдается, перемещение осущест35

40 вляется до тех пор, пока нижняя часть

4 не достигнет исходного положения и контакты 44 не вернутся в первоначальное состояние. Тогда на вьгходе

45 элемента HE 48 появляется сигнал, котарый одновременно подается, как и прежде, на вторые входы элементов

И 37 и 38 и на первые входы элементов И 49 и 50. Выход элемента И 37 соединяется через элемент ИЛИ 39 с

R-входом триггера 36. Осуществляется

"сброс" прямого выхода триггера 36, Происходят отключение реле 23 и 27 и запира-:.ие триггеров 54 и 55, на

С-входы ко";орых подается сигнал с элемента 11) 46. Сигнал с инверсного

55 элемента подается на первым вход элемента ИЛИ 51, выход которого соединен 20 выхода триггера 36 подается на R-входы триггеров 34 и 35 и осуществляет их "сброс". Система становится подготовленной к измерению расхода.

Снова в течение заданного интервала времени измеряется расход смеси и определяется знак отклонения расхода, При обнаружении недопустимого отрицательного отклонения процедура повторяется. Система будет каждый раз отрабатывать заданные перемещения до тех пор, пока параметр выходного показателя — расхода не окажется н пределах нормы при возвращении в исходное рабочее положение нижней части 4 подъемной трубы 3.

Если при недопустимом отрицательном отклонении расхода в течение заданного интервала времени зафиксировано

sign(LlP к) = — 1 при dP„(-dP <„ и sign(Pg) = -1 при ЛР (-4Гк„, причем sign(dP„ BP ) = +1, что характерно условию накопления взвеси на забое скважины, то сигнал "+1" с выхода схемы 15 знака подается на второй вход элемен" а И 50, на первый вход которого подается сигнал с инверсно-. го выхода элемента HE 47. Одновременно этот сигнал подается на первый вход элемента И 49 и на вторые входы элементов И 37 и 38. На вход элемента HE 47 подается сигнал с контакта 44, который фиксирует исходное рабочее положение нижней части 4 подъемной трубы 3. Сигнал с выхода элемента И 50 подается на S-вход триггера 55, который открыт ввиду отсутствия сигнала на С-входе. Затем через прямой выход триггера 55 сигнал подается через первый вход элемента ИЛИ 53, и через усилитель 57 на вход пускателя 59. В результате осуществляется перемещение нижней части 4 вниз. При опускании контролируется натяжение троса 5 с помощью датчика 3 натяжения. На второй вход элемента ИЛИ- 51 подается сигнал с контакта 45, который соединен с

S-входом триггера 35, прямой выход последнего соединен с первым входом элемента И 38, выход которого подается на второй вход элемента ИЛИ 39, соединенного с R-входом триггера 36.

Осуществляется "сброс" его прямого выхода. Если при опускании натяжение троса 5 отсутстнует, тогда на

R-входе триггера 55 поянляется сиг7 144 нал, осуществляется сброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается на второй вход элемента

ИЛИ 52 и через первый усилитель 56 на пускатель 58. Осуществляется управление приводом 6 в направлении перемещения нижней части 4 вверх до исходного положения, что фиксируется контактом 44, На первый вход элемента И 50 подается сигнал элемента

НЕ 47. Выход элемента И 50 связан с S-входом триггера 55, прямой выход которого подается на первый вход

I элемента ИЛИ 53 и через усилитель 57 на пускатель 59, осуществляющий управление приводом 6 в направленииперемещения вниз.

Если ослабление натяжения троса 5 отсутствует, то перемещение вниз бу" дет отрабатываться на заданную величину S< до тех пор, пока кулачок

42 не будет воздействовать на контакт 45 фиксируешего отработку опускания нижней части 4 на заданную величину S, В этом случае сигнал с контакта 45 поступает на второй вход элемента ИЛИ 51 выход которого связан с R-входом триггера 55. Осуществляется "сброс", сигнал с инверсного выхода подается на второй вход элемента ИЛИ 52 и через усилитель 56 на пускатель 58, осуществляющий управление приводом 6 в направлении вверх.

Одновременно контакт 45 соединен с

S-входом триггера 35, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И 38. Подъем нижней части

4 будет происходить до тех пор, пока она не займет исходное положение и контакт 44 не вернется в первоначальное состояние. Тогда на инверсном выходе элемента НЕ 47 появится сигнал, который через второй вход эле

6358 8 мента И 38 и второй вход элемента

ИЛИ 39 поступит на R-вход триггера 36.

Происходят сброс прямого выхода триггера 36, отключение катушек реле 23 и 27 и запирание триггеров 54 и 55, на С-входы которых подается сигнал с инверсного выхода элемента

НЕ 46 ° а сигнал с инверсного выхода триггера 36 поступает на R-входы триггеров 34 и 35 и осуществляет их

ll ft сброс . Система вновь готова к из-, мерению расхода и определению его знака отклонения.

Предлагаемый способ управления позволяет оперативно анализировать состояние скважины по косвенным показателям процесса и автоматически изменять место впуска воздуха за счет

20 чего уменьшается вероятность остановок скважины из-за пробкообразования.

Формула изобретения

Способ управления эрлифтом, содер» жащим воздухолровод и подъемную тру" бу, включающий подачу воздуха в нйжнюю часть подъемной трубы, подачу смеси по подъемной трубе и осущест30 вление возвратно-поступательного перемещения воздухопровода относительно нижней части подъемной трубы, о т —, л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичЗ5 ности работы эрлифта путем своевременного предотвращения образования пробок, измеряют давление в воздухо" проводе, давление и расход смеси на выходе из подъемной трубы, сравни40 вают измеренные параметры с их номи-. нальными значениями и в зависимости от сочетания полученных рассогласований определяют режим перемещения нижней части подъемной трубы.

1 44Г>358

14463 >8

Составитель К.Староверов

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Редактор А.Козор .з

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6731/40 Тираж 574 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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