Устройство самородова для защиты и контроля дебита глубинно- насосной скважины

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н972072 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20 ° 05.80 (21)2926640/22-03 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 07,1132 ° Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 07 11 82

{ М К з

Е 21 В 47/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (ЮЗ) Уак ° 24 (088.8) (72) Автор изобретения

Н. И. Самородов (71) заявитель (54 ) УСТРОИСТВО САМОРОДОВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ

ДЕБИТА ГЛУБИННО-HACOCHOA СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к средствам контроля за нормальной работой нефтяных скважин, оборудованных станками-качалками.

Известно устройство для защиты и

5 контроля дебита глубинно-насосной скважины, содержащее датчик нагрузки электродвигателя и вторичный прибор (1). 10

Датчиком нагрузки является трансформатор тока. Нагрузка электродвигателя измеряется по схеме ваттметра.

Аналоговый сигнал нагрузки электродвигателя поступает на блок защиты и блок дебитомера. !5

При резко переменной нагрузке устройство не обеспечивает требуемую точность контроля дебита и приводит к ложным срабатываниям защиты электродвигателя.

Цель изобретения — повышение точности контроля дебита и сигнализации о выходе из допуска нагрузки электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что датчик нагрузки выполнен в виде тахометра установленного на валу электродвигателя, а вторичный прибор выполнен в виде счетчика нагрузки, счетчиков перегрузки и недогрузки, счетчика холостого хода, .счетчикаинтегратора дебита, ключа, двух компараторов, узла отключения двигателя, блока задержки и генератора опорной частоты (электросети), причем выход тахометра соединен с входами счетчика нагрузки, выход последнего соединен . с одним иэ входов ключа, а через компараторы подключен к узлу отключения двигателя, выход генератора опорной частоты соединен с входами счетчиков перегрузки, недогрузки и холостого хода, а через ключ — к входу счетчика — интегратора дебита, при этом выход счетчика холостого хода подключен к входу ключа, а выходы счетчиков перегрузки и недогрузки соединены с компараторами, причем выход счетчика перегрузки через блок задержки подключен к входам Сброс счетчиков.

На чертеже приведена функциональная схеМа предлагаемого устройства. устройство содержит счетчик 1 импульсов нагрузки, два счетчика импульсов уставки от перегрузки 2 и недогрузки 3, счетчик 4 импульсов уставки холостого хода станка качалки, счетчик-интегратор 5 импульсов дебита скважины, ключ 6 дебитомера, 972072

65 два компаратора 7 и 8, узел 9 отключения двигателя, блок 10 задержки операции Сброс г тахометр 11 и генератор 12 опорных импульсов (электросеть).

Устройство работает следующим об- 5 разом, цикл измерения начйнается после сброса счетчиков 1-4„. Одновременно начинается заполнение счетчика 1 импульсами нагрузки от датчика. 11 и 10 счетчиков 2-4 импульсами опорной частоты. Время заполнения счетчика

1 импульсов нагрузки в процессе работы за каждый цикл будет меняться в зависимости от изменения нагрузки, так как частота вращения асинхронного электродвигателя будет меняться.

Время заполнения счетчиков 1-4 уставки будет оставаться неизменным, так как они заполняются импульсами опорной частоты.

Числовая емкость счетчика 1 принимается в зависимости от требуемой длительности цикла и. необходимой точности измерения, а числовая емкость счетчиков 2-4 уставки принима25 ется больше емкости счетчика 1, на величину, соответствующую величине скольжения при заданной нагрузке.

Блок защиты работает следующим образом.

Защита от перегрузки.

При нормальной нагрузке счетчик 1 заполнится быстрее счетчика 2, следовательно импульс 01 Запрет придет на компаратор 7 раньше, чем 35 импульс 02 Отключить и на выходе комцаратора 7 импульса 07 на отключение двигателя не будет. При перегрузке счетчик 1 заполнится позже счетчика 2, следовательно импульс 4()

01 Запрет опоздает закрыть компаратор 7, на выходе которого появится импульс 07 и отключит двигатель.

Защита от перегрузки сработает.

Защита от недогрузки. 45

При нормальной нагрузке счетчик 1 заполнится позже счетчика 3, который после заполнения импульсом 03 Запрет закроет компаратор 8. Отключения двигателя не будет. При недогрузке счетчик 1 заполнится быстрее счетчика 3, следовательно импульс

03 не успеет закрыть компаратор 8. (мпульс 08 на выходе компаратора 8

Фтключит двигатель. Защита от недогрузки сработает..

Блок дебитомера работает следующим образом.

Счетчик 1 общей нагрузки и счетчик

4 уставки нагрузки холостого хода станка-качалки после сброса од- 60 новременно начинают заполняться: счетчик 1 импульсами нагрузки от датчика 11 нагрузки, а счетчик 4 импульсами опорной частоты от генератора 12.

После заполнения счетчика 4, на его выходе появляется импульс 04 Начало отсчета полезной нагрузки, который открывает ключ 6 и в счетчик-интегратор 5 начинают поступать импульсы опорной частоты. В момент заполнения счетчика 1 нагрузки, импульсом 01 Конец отсчета полезной нагрузки, электронный ключ 6 закрывается, и поступление импульсов опорной частоты в счетчик-интегратор 5 в этом цикле прекращается.

Таким образом из времени нзаполнения счетчика 1 нагрузки, соответствующего величине скольжения при данной общей нагрузке, вычитаеТся время йххзаполнения счетчика 4 нагрузки холостого хода, а разница во времени заполнения счетчиков 1 и 4, измеренная количеством периодов (импульсов) опорной частоты.n „ „ „, есть величина полезной нагрузки.

Дебит скважины в импульсах эа цикл.

11цикл=, K (t н — кх ) /Тв = Кпск.п.н где То- период опорной частоты;

К вЂ” коэффициент пересчета °

Время заполнения счетчика 4 (его числовая емкость, т.е. уставка) зависит от величины скольжения электродвигателя и определяется при тарировке при холостом ходе .станкакачалки, т.е. когда станок-качалка работает, а дебит (полезная нагрузка) отсутствует. Уставка нагрузки холостого хода может быть определена так же для конкретной скважины при тарировке путем определения для нескольких точек дебита скважины и соответствующую этим точкам разницу величины скольжения в импульсах опорной частоты. Затем интерполяцией определяется число импульсов сколь- . жения, приходящееся на единицу де- . бита и емкость счетчика 4 при нулевом дебите.

Повторение циклов измерения производится следующим образом.

После окончания заполнения счетчика 2 импульс 02 на его выходе проходит через блок 10 задержки и осуществляет одновременный сброс счетчиков 1-4 и цикл начинается снова с одновременного заполнения этих счетчиков.

Предлагаемое устройство позволяет оперативно контролировать режим добычи нефти и предотвратить аварийные ситуации при эксплуатации станков-качалок.

Формула изобретения

Устройство для защиты и контроля дебита глубинно-насосной скважины, содержащее датчик нагрузки электро972072

gnex 8Ии тонера

RHHllfIH Заказ 8502/19 Тираж 623 Подписное

Филиал ППП "Патент", Г.Ужгород, ул.Проектная,1 двигателя и вторичный преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля дебита и сигнализации о выходе иэ допуска нагрузки электродвигателя, датчик нагрузки выполнен в виде тахометра, установленного на валу электродвигателя, а вторичный прибор выполнен в виде счетчика нагрузки, счетчиков перегрузки и недогрузки, счетчика холостого хода, счетчика-интегратора дебита, ключа, двух компараторов, узла отключения двигателя, блока задержки и генератора опорной частоты, причем выход тахометра соединен с входом счетчика нагрузки, выход последнего соединен с одним из входов ключа, а через компараторы подключен к узлу отключения двигате.ля, выход генератора опорной частоты соединен с входами счетчиков перегрузки недОгрузки и хОЛОстОГО ЙОда, а череэ ключ с входом счетчикаинтегратора дебита, выход счетчика холостого хода подключен к входу ключа, выход счетчиков перегрузки и недогрузки соединены с компараторами, а выход счетчика перегрузки

10 через блок задержки подключен к входам Сброс счетчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кричке В.О. Анализатор дебита

15 глубиннонасосной скважины АДС-1. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, М., ВНИИОЭНГ, 1978, Р 10, с. 14.