Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговой насосной установкой

 

Изобретение позволяет повысить КПД скважинной гидроштанговой насосной установки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважинного насоса (Н) в крайних положениях. В линиях 2,3 отбора и нагнетания электроуправляемого распределителя 1 потока установлены датчики (Д) 4,5 давления. Распределитель 1 связывает гидродвигатель 6 скважинного Н 7 с Н 8 постоянной подачи и баком 9 с рабочей жидкостью. Первый вход управляющего триггера 16 подключен к выходу блока (Б) 12 фиксирования крайнего нижнего положения плунжера 13. Б 12 связан с Д 4 через фильтр 15 нижних частот. Второй вход триггера 16 подключен к выходу Б 11, к-рый через фильтр 14 связан с Д 5. Выходы триггера 16 подключены к распределителю 1. Каждый Б 11, 12 выполнен в виде подключенных друг к другу своими выходом и входом дифференциатора и первого порогового Б, вход и выход к-рых подключен к соответствующим входам второго порогового Б и схемы совпадения. Выход второго Б подключен к второму входу схемы, выход к-рой связан с входом триггера 16. Входы дифференциатора и второго Б подключены к выходам Д 4, 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,Ь )„, 1566()с)), ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТ НИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬГГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4494313/25-29 (22) 30.08.88 (46) 23.05.90. Бюл. № 19 (71) Московский институт нефти и газа им. И. М. Губкина (72) А. И. Ключников, E. H. Браго и В. Е. Поп адько (53) 621.651 (088.8) (56) Авто р ское с в идет ел ьс тво С С С P № 1170124, кл. F 004 4 В B 4477//0000, 1984. (54) УСТРОЛСТВО Для АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИННОЛ

ГИДРОШТАНГОВОЛ НАСОСНОЛ УСТАНОВ КОЛ (5?) Изобретение позволяет повысить КПД скважинной гидроштанговой насосной установки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважинного насоса (Н) в крайних положениях. В линиях 2, 3 отбора и нагие 51)5 F 0-! В 4? :. -., 1-; 21 В 43101 та-!НН «лсктро IÄавл)гемсго распределителя ! !lотока ус ГВИОВлеl)ы да " ÷! Iê!1 (Д) -1, 5 давл(ния. Распре (е,)»!те. II> 1 связыва(т гHJpoдвнгател), 6 скважk . HHoco г1 7 с Н 8 постоянной !)одачи H баком 9 с рабочсй жидкостью

Первый Вход упр; в IHK ùcão григ)ера 16 иодключеH к В Ixo (х блока (Б1 2 фиксирОвания крайнего нижнего положения плуHжерл >3. Б 12 связан с Д 4 через фи. IhTp !5 нижш)х частoT. В-.орой вход тригг(ра 16 подключен к выходу Б 11, к-рый:!ерез фильтр 14 связан с 1„5. Выходы т,иггера !6 подкгпочены к распределителю . Каждый

Б I i, 12 выполнен в Вите; одключенных

ДP >>l К, (РУГ>> СВОИМИ В)>IХОДОМ !I BXO3()М (ИффереHèHûòopÿ и первого поро;оваго Б и сх(мь! coвпадснklя, В>ь.:. Од ВторОI o Ь Ilодклю— чен к второму входу схемы. выход- к-рой связа H с Вхо,)Г>! тpH! 1 еpr> 6. Входы !11 J (k>(".peH I>!! атор а и В; >I>or;) Б по>дк.1ючены к ВыХОдH >I, (4. о.; з., 1. >>) -. Il>, 3 и з.

1566081

3 !

Изобретение относится к технике добы,чи нефти, в частности к устройствам для автоматического управления гидроштанговой насосной установки, и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышле н ности.

Цель изобрете ния — повыше ние КПД установки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважинного насоса в крайних положениях.

На фиг. 1 схематично представлена скважинная гидроштан говая насосн ая уста новка с блок-схемой устройства для ее автоматического управления; на фиг. 2 — схема блока фиксирования крайних предельных положений плунжера скважинного насоса; на фиг. 3 — графики изменения давления в линиях отбора и нагнетания скважинной гидроштанговой насосной установки.

Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговой насосной установкой содержит электроуправляемый распределитель 1 потоков в линиях отбора 2 и нагнетания 3 с установленными в них датчиками 4 и 5 давления с соответствующими выходами. Электроуправляем ый распределитель 1 потоков связы вает гидродвигатель 6 скважинного насоса 7 с насосом 8 постоянной подачи и баком 9 с рабочей жидкостью. В линиях отбра 2 и нагнетания 3 перед датчиками 4 и 5 давления установлены разделители 10. Устройство для автом атического управления скважинной гидроштанговой насосной установкой дополнительно снабжено блоками 11 и 12 соответственно фиксирования крайних верхнего и нижнего предельных положений плунжера 13 скважинного насоса 7, двумя фильтрами 14 и 15 низких частот и управляющим триггером 16 с двумя входами и выходами первый выход которого подключен к выходу блока 12 фиксирования крайнего нижнего предельного положения плунжера 13, связанного с выходом датчика 4 давления в линии 2 отбора через фильтр 15 нижних частот, а второй вход управляющего триггера

16 подключен к выходу блока 11 фиксирования крайнего верхнего предельного положения плунжера 13, который через второй фильтр 14 нижних частот связан с выходом датчика 5 давления в линии 3 нагнетания, при этом выходы управляющего триггера !6 подключены к электроуправляемому распределителю 1 потоков. В линии 2 отбора установлен клапан 17. Каждый из блоков

11 и 12 фиксирования крайних верхнего и нижнего предельных положений плунжера

13 скважинного насоса 7 выполнен в виде подключенных друг к другу своими выходом и входом дифференциатора 18 и первого порогового блока 19, вход и выход ко5

45 торых подключены к соответствующим входам второго порогового блока 20 и схемы

21 совпадения, причем выход второго порогового блока 20 подключен к входу схемы

21 совпадения, выход которой связан с входом управляющего триггера 16, а входы дифференциатора 18 и второго порогового блока 20 подключены к выходам датчиков

4 и 5 давления в линиях отбора 2 и нагнетания 3.

Устройство для автоматического управления гидроштанговой насосной установкой работает следующим образом (пример работы скважинной гидроштанговой насосной установки при ходе ее плунжерной группы вверх) .

В исходном положении плунжер 13 скважинного штангового насоса 7 находится внизу. При включении правого привода электроуправляемого распределителя 1 потоков сигналом логической «1» с прямого выхода управляющего триггера 16 рабочая жидкость — масло из бака 9 насосом 8 подается в линию 3 нагнетания, причем давление в ней начинает расти и через разделитель., 10 передается гидродвигателю 6. Давление в линии нагнетания 3 P„(t) начинает расти по закону, близкому к линейному (фиг. 3, участок I) и при достижении некоторой величины давления P начинается движение плунжерной группы установки. Во время движения плунжера 13 скважинного насоса

7 вверх давление изменяется незначительно, достигая величины P (фиг. 3, участок II), причем в этот момент происходит остановка плунжера скважинного насоса и плунжерной группы установки в крайнем верхнем положении. Далее давление начинает расти со значительной скоростью, определяемой подачей насоса 8 и сжимаемостью столба жидкости в скважине (не показана). Изменение величины давления в линии 3 нагнетания (фиг. 3, участок I II ) контролируется датчиком 5 давления, который преобразует давление в пропорциональный электрический сигнал, проходящий через фильтр 14 низких частот, подавляющий высокочастотные составляющие флуктуации волн давления при переключении распределителя 1 в линиях отбора 2 и нагнетания 3.

Таким образом, отфильтрованный сигнал, пропорциональный давлению потока жидкости в линии нагнетания, поступает в блок 11 фиксирования крайнего верхнего предельного положения плунжера 13 скважинного насоса 7. При этом сигнал P (t) попадает в дифференциатор 18 и при достижении крутизны роста сигнала давления значения скорости роста давления при остановке плунжерной группы срабатывает первый пороговый блок 19. Чтобы выделить на графике (фиг. 3) точку, соответствую1566081

5 щую остановке плунжеф 13 скважинного насоса 7 в крайнем верхнем положении, сигнал давления одновременно подается и на второй пороговый блок 20, который настраивается на срабатывание при давлении несколько меньшем, чем давление в точке перегиба (фиг. 3, участок 11, давление P,).

Сигналы с выходов обоих пороговых блоков

19 и 20 подаются на соответствующие входы логической схемы 21 совпадения, которая при их совпадении формирует сигнал о нахождении плунжера в крайнем предельном положении. Этот сигнал устанавливает управляющий триггер 16 в новое состояние. При этом управляющий триггер 16 подает сигнал логической «1> на включение левого привода электроуправляемого распределителя 1 потоков, который переключается в левое положение. Насос 8 начинает подавать рабочую жидкость — масло из бака 9 в линию отбора 2, обеспечивая ход плунжерной группы установки, а следовательно, и плунжера 13 скважинного насоса 7 вниз. При этом работа устройства осуществляется аналогично тому, как и при ходе плунжерной группы установки вверх, а уровни срабатывания 13 пороговых блоков 19 и 20 в блоке 12 фиксирования крайнего нижнего предельного положения плунжера 13 скважинного насоса 7 настраиваются на параметры графика изменения давления P (t) в линии 12 отбора (фиг.. 3).

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговой насосной установкой, содержащее электроуправляемый распределитель потока в линиях отбора и нагнетания с установленными в них датчиками давления с выходами, свя5

20 зывающими гидродвигатель скважинного насоса с насосом постоянной подачи и баком с рабочей жидкостью, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД установки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважинного насоса в крайних положениях, оно дополнительно снабжено блоками фиксирования крайних верхнего и нижнего предельных положений плунжера скважинного насоса, двумя фильтрами низких частот и управляющим триггером с двумя входами с выходами, первый вход которого подключен к выходу блока фиксирования крайнего нижнего положения плунжера, связанного с выходом датчика давления в линии отбора через один из фильтров, а второй вход управляющего триггера подключен к выходу блока фиксирования крайнего верхнего положения плунжера, который через второй фильтр связан с выходом датчика давления в линии нагнетания, при этом выходы управляющего триггера подключены к электроуправляемому распределителю.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок фиксирования крайних предельных положений плунжера скважинного насоса выполнен в виде подключенных друг к другу выходом и входом дифференциатора и первого порогового блока, вход и выход которых подключены к соответствующим входам второго порогового блока и схемы совпадения, причем выход второго порогового блока подключен к второму входу схемы совпадения, выход которой связан с входом управляющего триггера, а входы дифференциатора и второго порогового блока подключены к выходам датчика давления.

1566081

Составитель Е. Перфильева

Редактор E. Г1апп Техред И. Верее Корректор О. Кравцова

Заказ 1208 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101