Устройство для автоматического исследованияи управления глубиннонасоснойустановкой малодебитных нефтяных скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕтаНИя 84ОЗ24

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву 9 603744 (22) Заявлено 090779 (21) 2793485/22-03 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Е 21 В 47/12

Государственный комитет

СССР но дедам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 23,0681. Бюлйетень М 23

Дата опубликования описания 251) 6,81 (з) УДК 622. 323.

° 52 (088. 8) Ю.A. Махмудов, Ш. Н. Алиев, Н.Ш. Алиев, A.Ì. Елисеенко;, . A.Â. Федяшин и Н.Я. Мамедов (72) Авторы изобретения

Институт кибернетики AH Азербайджанской-СЯР (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ МАЛОДЕБИТНЫХ

НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для автоматического исследования и управления работой малодебитных глубиннонасосных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки.

Известно по основному авт. св.

В 603744 устройство для автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных скважин, содержащее датчик усилий, блок отключения двигателя станка-качалки, блок управления, -выходы которого подключены к входам счетчика длительности импульса датчика усилий, счетчика циклов работы насоса и счетчика циклов незаполнения насоса, схему совпадения и схемы сравнения, делитель и блок памяти (1).

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется то, что оно не позволяет определить оптимальное время накопления жидкости.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за счет определения оптимального времени накопления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком изменения времени накопления, счетчиком 30 времени откачки и вычитающим счетчиком, выходы которого соединены с делителем, при этом один из входов вычитающего счетчика подключен к одному иэ выходов блока управления и через счетчик времени откачки — к другому выходу блока управления, а выходы соответственно подключены к входу делителя н к одному из входов блока памяти, три других входа которого подключены соответственно к выходам счетчиков циклов работы и циклов неэаполнения насоса и к входу второй схемы сравнения, причем вход блока управления подключен через блок изменения времени накопления к входу второй схемы сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 кривые зависимости количества жидкости от времени накопления и времени откачки от времени накопления для данного состояния насоса, на фиг.3a— временная зависимость сигнала датчика усилий системы телединамометрирования в случае полного заполнения насоса жидкостью; на фиг. Зб — временная зависимость сигнала датчика усилий в случае неполного заполнения насоса при снижении уровня жидкости

840324 в затрубном пространстве до приема насоса.

Устройство содержит датчик 1 усилий, блок 2 включения — отключения двигателя станка-качалки, блок 3 управления, выходы которого подключены к входам счетчика 4 длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса, схему 7 совпадения, первую и вторую схемы 9 и 8 сравнения, делитель 10 и блок 11 памяти, входы которого подключены к выходам блока 3 управления, вычитающего счетчика 16, счетчика 4 длительности импульса, счетчика 5 циклов работы и счетчика 6 циклов 5 незаполнения. Выход блока 11 памяти подключен к входу второй схемы 8 сравнения и к одному из входов делителя 10. Устройство включает в себя фиксатор 12 нулевого уровня, форми- Щ рователь 13 напряжения, триггер 14 и исполнительное реле 15, кроме того, оно имеет вычитающий счетчик 16, счетчик 17 времени откачки и блок 18 времени накопления. 25

Кривая зависимости количества жидкости, откаченной за один .цикл от времени накопления (фиг. 2), имеет нелинейный участок и участок ОА, который можно .считать линейным. Он характеризуется незначительным противодавлением накопленной жидкости в затрубном пространстве, почти не уменьшающим скорость ее притока к забою скважины. Нелинейный участок

АС1 характеризуется влиянием противо- 35

1 давления. на скорость притока, поэтому следует эксплуатировать скважину в режиме, соответствующем участку OA этой кривой. Однако уменьшение времени накопления и откачки приводит 4Q к частым включениям-отключениям двигателя станка-качалки, что отрицательно сказывается на состоянии оборудования. Исходя из этого рекомендуется режим, характеризующийся точ- 4> кой, расположенной ближе к концу линейного участка. При данном состоянии насоса, аналогичный вид имеет зависимость йо = f(t„) (кривая 11 на фиг. 2). Для йолучения этой зависимости устанавливают различные значения времени накопления и каждый раз замеряют время откачки, необходимое для снижения динамического уровня в затрубном пространстве до приема насоса. Оптимальным режимом работы считается такой режим, когда tz соответствует концу линейного участка зависимости (точка В на кривой 11) и определяется по снижению, динамического уровня до приема насоса.

Устройство работает следующим образом.

Скважина останавливается на определенное время, задаваемое блоком изменения, времени накопления и отсчи- gg тываемое объединенным двоичным счетчиком, который образуется за счет объединения счетчиков 4, 5 и 6. Предварительно в вычитающий счетчик 16 иэ блока памяти заносится число, соответствующее предыдущему времени накопления н„ .1. На вход объединенного и вычитающего счетчиков одновременно поступают импульсы с частотой 50 Гц с выхода формирователя 13 ° Момент окончания заданного времени накопления йи„. определяется при помощи первой схемы сравнения, вырабатывающей сигнал, воздействующий с помощью выходного триггера 14 и исполнительногс реле 15 на двигатель станка-качалки.

Число импульсов, соответствующее и подсчитанное объединенным счетчиком, фиксируется в блоке памяти. При этом в вычитающем счетчике образуется дополнительный код числа (tz -t„„. q) °

Поскольку абсолютная величина этого числа велика, то без заметного увеличения погрешности можно считать его обратным кодом этой разности, что позволяет, воспользовавшись инверсными выходами вычитающего счетчика, без какого-либо преобразования полу-, чить прямой код числа (t>„ - н„ ), который передается в блок памяти.

B режиме откачки сигнал P(t) . с выхода датчика 1 усилий поступает на вход фиксатора 12 нулевого уровня и фиксируется на нулевом уровне сверху и снизу (пунктирные линии DE, FK, 0 Е, Fq К.4 на фиг. 3 а,б). Это позволяет независимо от изменения нуля датчика усилия получить сигнал

P(t) на постоянном уровне и фиксировать точки А, В и С, которые определяют длительности полупериода Импульса датчика t4 и t усилия. Счетчиком 4 длительности импульса датчика 1 усилий в каждом цикле работы глубинного насоса производится измерение длительности полупериодов импульса датчика t< и t< усилия, т.е. счетчик 4 в течение времени t< и и заполняется импульсами частотой 50 Гц с выхода формирователя 13. После подсчета счетчиком 4 длительности t< ее величина записывается в блок 11 памяти, а после подсчета длительности t< ee величина подается в делитель 10. Делителем 10 определяется величина — Схемой 8 сравнения производится

Ч, t2

t сравнение полученного значения

tg с постоянной величиной, равной 1,1.

Если — <1,1, то насос работает

tg с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизился до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаются аналогичные измерения t< и t, определение от840324

t4 ношения — и сравнение его с notg стоянной величиной, равной 1,1. 4

Если — ) 1,1 то схема 8 сравнения

tg вырабатывает сигнал, означающий, что, возможно, уровень жидкости в затрубном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сигнала о снижении уровня жидкости до приема насоса блок 3 управления запускает 10 счетчик 5, который начинает подсчет числа циклов работы насоса, и счетчик 6, подсчитывающий число циклов незаполнения насоса.

Схема 7 совпадения сравнивает содержимое счетчика 6 с содержимым счетчика 5. В случае, если содержимое счетчика 6 меньше содержимого счетчика 5, то появление сигнала о снижении уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса считается случайным и блок 3 управления восстанавливает схему в исходное состояние. Начинается новый цикл проверки. В случае, если содержимое счетчика 6 равно содержимому счетчика 5, то на выходе схемы 7 совпадения вырабатывается сигнал, который переключает выходной триггер 14, в результате чего выключается двигатель насоса и устройство переходит 30 к выдержке времени накопления. Время откачки tp4 фиксируется счетчиком 17, а предварительно записанное в вычитающий счетчик из счетчика времени откачки число с „. уменьшается 35 на такую же величину и на его инверсных выходах получается разность с<„ 4- В делителе 10 она делится на разйость tHj - tgj g iхранящуюся в блойе памяти, а полученное отношение 40 частное, характеризующее наклон участ ка кривой to = Е(йн), сравнивается второй схемой 8 сравнения с постоянным числом К, хранящимся в блоке 11 памяти и представляющим собой,наименьший допустимый угол наклона 4> участка кривой к оси абсцисс. Если это отношение больше числа у, то сигнал из блока 3 управления увеличивает уставку первой схемы 9 сравнения, находящуюся в блоке 18 изменения времени накопления, если получен" ное отношение, то уставка в блоке 18 уменьшается и каждое последующее время накопления принимается равным этому времени. Таким образом, находится и поддерживается оптимальное время накопления для режима периодической откачки.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных скважин по авт. св. Р 603744, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет определения оптимального времени накопления, оно снабжено блоком.изменения времени накопления, вычитающим счетчиком и счетчиком времени откачки, при этом один из входов вычитающего счетчика подключен к одному из выходов блока управления и через счетчик времени откачки подключен к другому выходу блока управления, а выходы соответственно подключены к одному из входов делителя и одному иэ входов блока памяти, три других входа которого подключены соответственно к выходам счетчиков циклов работы и циклов,незаполнения насоса и к входу второй схемы сравнения, причем вход блока управления подключен через блок изменения времени накопления к входу второй схемы сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 603744, кл. Е 21 В 47/12, 1975.

840324

Фиа 56

Тирам б27 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4708/44

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

Составитель Г. Данилова

Редактор Т. Кугрышева Техред Т.Иаточка Корректор O. Билак