SK1692010A3 - Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of - Google Patents
Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of Download PDFInfo
- Publication number
- SK1692010A3 SK1692010A3 SK169-2010A SK1692010A SK1692010A3 SK 1692010 A3 SK1692010 A3 SK 1692010A3 SK 1692010 A SK1692010 A SK 1692010A SK 1692010 A3 SK1692010 A3 SK 1692010A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- pump
- simulation
- programmable controller
- unit
- dynamometer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 28
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/008—Monitoring of down-hole pump systems, e.g. for the detection of "pumped-off" conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobu diagnostikovania a riadenia čerpania ropných a plynových vrtov čerpaných hlbinným čerpadlom pomocou vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky, pričom záťažové a polohové senzory riadiacej jednotky sú osadené na hladenom tiahle povrchového čerpadla a získané údaje sú spracovávané prostredníctvom programovateľného ovládača v reálnom čase do výstupnej animácie zobrazujúcej správanie a zaťaženie celého čerpacieho systému.The invention relates to a method for diagnosing and controlling the pumping of oil and gas wells pumped by a deep pump using a drilling simulation and control unit, wherein the load and position sensors of the control unit are mounted on a smooth surface pump rod and processed data are programmed in real time into a output animation showing the behavior and load of the entire pumping system.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Veľa štúdií a množstvo zariadení bolo zapojených do pokusov o zosúladenie doby chodu čerpacieho systému a prítoku suroviny z ložiska v snahe zabrániť stavu „fluid pound“. Ku stavu „fluid pound“ dochádza, keď sa podpovrchové objemové čerpadlo nestíha plniť čerpanou kvapalinou, pretože z ložiska neprúdi dostatočné množstvo do čerpacieho systému, aby naplnilo výpažnicu. Jednou z prvých použitých metód bolo priškrtenie karburátora spaľovacích motorov na plyn. S nástupom elektromotorov boli nasadzované časovače ako prostriedok k zapínaniu a vypínaniu čerpacích jednotiek v snahe kontrolovať nepriaznivé účinky objemového čerpania a vylúčiť „fluid pound“. Štandardom v tejto priemyselnej oblasti sa stalo použitie moderného regulátora pump-off stavov (stav prečerpania čerpacieho systému). Najpopulárnejšie z týchto zariadení zahŕňajú vytvorenie povrchovej, alebo dnovej dynamometrickej karty. Patent USA č. 3,306,210 popisuje jednu takú metódu. Povrchová dynamometrická karta je čisto krivkou závislosti zaťaženia a polohy hladeného tiahla na povrchu. S postupným nárastom prečerpania sondy sa znižuje zaťaženie čerpadla z dôvodu jeho nedostatočného plnenia. Výsledkom je zmenšená záťažová plocha na povrchovej dynamometrickej karte. Odmeria sa nastavená hodnota niektorých typov alebo ďalších typov plošných strát a sonda sa na vopred definovaný čas odstaví. Počas odstávky surovina z ložiska znova naplní prázdnu výpažnicu. Po skončení odstávky sa sonda opätovne naštartuje a proces sa opakuje. Patent USA č. 3,951, 209 popisuje metódu podobnú metóde popísanej v patentu č. 3,306,201, v ktorej sa meria plocha vnútri povrchovej dynamometrickej karty. Patent USA č. 4,583,915 popisuje zariadenie, ktoré meria plochu zvonku povrchovej dynamometrickej karty. Patent USA č. 3,343,409 a patent USA č. 5,252,031 popisujú postup, v ktorom sa zaťaženie a poloha na povrchu použijú pre výpočet krivky závislosti zaťaženia a polohy na dne vrtu. Väčšinou sa na túto závislosť odkazuje ako na dnovú dynamometrickú kartu. Táto metóda sa používa pre určovanie rôznych stavov a využíva sa pre riadenie a kontrolu stavu prečerpania (pump-off).Many studies and a number of devices have been involved in attempts to harmonize the running time of the pumping system and the flow of raw material from the bearing in an effort to prevent a fluid pound condition. The fluid pound condition occurs when the subsurface positive displacement pump does not manage to fill the pumped liquid because there is not enough flow from the bearing into the pumping system to fill the casing. One of the first methods used was to throttle the carburetor of gas-fired internal combustion engines. With the advent of electric motors, timers have been deployed as a means to switch the pump units on and off in an effort to control the adverse effects of volumetric pumping and to eliminate fluid pound. The standard in this industrial area has become the use of a modern pump-off controller (pumping system pumping state). The most popular of these devices involves the creation of a surface or bottom dynamometer card. U.S. Pat. No. 3,306,210 discloses one such method. The surface dynamometer card is purely a load / position curve of the smooth rod on the surface. As the pump overflow increases, the pump load is reduced due to insufficient filling. The result is a reduced load area on the surface dynamometric card. The set value of some types or other types of area loss is measured and the probe is shut down for a predefined time. During the outage, the raw material from the deposit will refill the empty casing. After the outage, the probe is restarted and the process is repeated. U.S. Pat. No. 3,951, 209 discloses a method similar to the method described in U.S. Pat. No. 3,306,201, in which the area inside the surface dynamometer card is measured. U.S. Pat. No. 4,583,915 discloses a device that measures the outside area of a surface dynamometer card. U.S. Pat. No. 3,343,409 and U.S. Pat. No. 5,252,031 disclose a procedure in which load and surface position are used to calculate a load-position curve at the bottom of a well. Usually, this dependency is referred to as a bottom dynamometer card. This method is used to determine various states and is used to control and control the pump-off status.
Nedostatky vyššie uvedených techník sa odvíjajú od zložitosti chápania a interpretácie povrchových a dnových dynamometrických kariet. Existuje množstvo podmienok, ktoré ovplyvňujú tvar a spoľahlivosť týchto zariadení, ktoré závisia výhradne na dynamometrických kartách. Človek by takmer musel byť školeným dynamometrickým analytikom, aby sa uistil, že tieto zariadenia sú riadne nastavené a správne interpretované, pretože vytvorená dynamometrická karta je najmenej jeden zdvih za aktuálnym stavom čerpadla. Toto oneskorenie je nežiaduce pre okamžité rozhodovanie zabezpečujúce plynulosť chodu čerpacieho systému. Použitie priamej simulácie presných stavov sondy pomôže obsluhe veľmi rýchlo pochopiť, interpretovať a komunikovať s čerpacím zariadením, navyše k možností ľahkého rozpoznania pump-off stavu (prečerpanosti), získanie diagnostiky sondy v reálnom čase a zobrazenie záťaží čerpacieho systému potom upozorní obsluhu a bude naprogramované na jeho odstavenie v prípade, že bude preťažený.The shortcomings of the above techniques depend on the complexity of understanding and interpretation of surface and bottom dynamometric cards. There are a number of conditions that affect the shape and reliability of these devices, which depend solely on the dynamometric cards. You would almost have to be a trained dynamometric analyst to make sure these devices are properly set up and interpreted correctly, because the dynamometer card created is at least one stroke beyond the current pump state. This delay is undesirable for immediate decision making ensuring the smooth running of the pumping system. Using direct simulation of accurate probe conditions will help the operator to understand, interpret, and communicate with the pumping equipment very quickly, in addition to easily recognizing pump-off conditions, obtaining real-time probe diagnostics and displaying pumping system loads to alert the operator and be programmed to its shutdown in case it is overloaded.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvádzané nedostatky sú v podstate odstránené spôsobom diagnostikovania a riadenia čerpania ropných alebo plynových vrtov a zariadením na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že prostredníctvom vrtnej simulačnej jednotky sa uskutočňuje diagnostikovanie a riadenie tak, že hodnoty záťaže na povrchu sú zhromažďované pomocou dynamometra umiestneného na nosnej tyči pripevnenej k hornej časti hladeného tiahla a hodnoty polohy na povrchu sú zhromažďované pomocou polohového senzora umiestneného na hladenom tiahle a sklonomera umiestneného na čerpacej jednotke alebo polohových senzorov usadených tak, aby zabezpečili spínanie počas cyklických pohybov čerpacej jednotky, ďalej aj predpokladané alebo nepriamo merané hodnoty polohy a záťaže, pričom získané údaje sa prenášajú bezdrôtovo do vrtnej simulačnej jednotky a následne animácia predstavujúca celý čerpací systém sa zobrazuje okamžite na miestnom displeji alebo prostredníctvom HMI alebo na prenosnom notebooku, počítači alebo na inom zariadení pripojenom na SCADA systém, a tiež zmeny stavov sondy a stavov čerpacieho systému sa zobrazujú v reálnom čase prostredníctvom priamej simulácie.The aforementioned drawbacks are substantially eliminated by a method for diagnosing and controlling the pumping of oil or gas wells and by an apparatus for carrying out the method according to the invention, which is based on the fact that the drilling simulation unit carries out diagnostics and control so that surface loads are collected using a the support rod attached to the top of the smoothed rod and the position values on the surface are collected by means of a position sensor mounted on the smoothed rod and an inclinometer mounted on the pump unit or position sensors seated to provide switching during cyclical movements of the pump unit as well as predicted or indirectly measured values position and load, while the acquired data is transmitted wirelessly to the drilling simulation unit and subsequently the animation representing the entire pumping system is displayed immediately on the local display or via the HMI or on a laptop, computer, or other device connected to the SCADA system, as well as changes in probe states and pump system states are displayed in real time via direct simulation.
Vrtná simulačná jednotka uskutočňuje diagnostikovanie a riadenie hlbinného čerpadla v prípadoch, keď je na mieste ťažby využitá počítačovo generovaná dvoj a trojdimenzionálna simulácia alebo animácia, kde sú dáta o záťaži a polohe prenášané bezdrôtovo od koncového zariadenia, na základe výpočtov simulácie činnosti čerpadla vykonávaných v reálnom čase, kde je kolona piestníc a simulácia čerpadla a povrchová čerpacia jednotka zobrazená na dvoj alebo κΐThe drilling simulation unit performs diagnostics and control of a deep pump in cases where a computer generated two- and three-dimensional simulation or animation where load and position data is transmitted wirelessly from the terminal is utilized at the site, based on real-time pump simulation calculations where the piston column and pump simulation and surface pumping unit are shown at two or κΐ
Λ trojdimenzionálnom grafickom displeji, HMI alebo notebooku, počítači alebo na inom zariadení pripojenom na SCADA systém.Λ three-dimensional graphical display, HMI or laptop, computer or other device connected to the SCADA system.
Vrtná simulačná jednotka uskutočňuje diagnostikovanie a riadenie hlbinného čerpadla, kde sú diagnostické údaje a záťažové hodnoty zobrazené v reálnom čase na grafickom displeji, HMI alebo notebooku, počítači alebo na inom zariadení pripojenom na SCADA systém, ďalej metódu detekcie a riadenia rýchlosti odčerpávania („pump-off“ stavu) alebo mieru naplnenosti („pump-fillage“ stavu) na hlbinnom čerpadle a metódu riadenia rýchlosti pohonu s premenlivou rýchlosťou alebo premenlivou frekvenciou na hlbinnom čerpadle a metódu diagnostikovania a riadenia hlbinného čerpadla kde je úroveň hladiny kvapalnej suroviny spolu s výpažnicou a potrubím, vo všetkých prípadoch z počítačovo generovanej dvoj alebo trojdimenzionálnej simulácie zobrazovanej na grafickom displeji, HMI alebo notebooku, počítači alebo na inom zariadení pripojenom na SCADA systém.The drilling simulation unit carries out diagnostics and control of the deep pump, where diagnostic data and load values are displayed in real time on a graphic display, HMI or laptop, computer or other device connected to the SCADA system, as well as a method of off-state) or pump-fillage state on the deep-sea pump and method of controlling the speed of the variable speed or variable frequency drive on the deep-sea pump, and the method of diagnosing and controlling the deep-sea pump where the level of liquid feed together with casing and piping , in all cases from a computer generated two or three dimensional simulation displayed on a graphical display, HMI or laptop computer or other device connected to the SCADA system.
Zariadenie na uskutočnenie spôsobu pozostáva z čerpacej jednotky s motorom spojenej s podpovrchovým čerpadlom a kolonou piestníc, vyznačujúce sa tým, že je opatrené vrtnou simulačnou a riadiacou jednotkou, pozostávajúcou z programovateľného ovládača a spoločného puzdra, v ktorom je zjednotený / kombinovaný dynamometer s polohovým senzorom a mikroovládač, modul digitálneho rozhrania, menič napätia a batéria, pričom puzdro je bezdrôtovo a / alebo cez kábel spojené s programovateľným ovládačom, pričom dynamometer a polohový senzor môžu byť inštalované separátne a spojené s programovateľným ovládačom bezdrôtovo a / alebo prostredníctvom analógového a / alebo digitálneho kábla.The apparatus for carrying out the method consists of a pump unit with an engine connected to a subsurface pump and a piston column, characterized by a drilling simulation and control unit comprising a programmable actuator and a common housing in which a dynamometer with a position sensor is integrated / combined; microcontroller, digital interface module, voltage converter and battery, the housing being connected wirelessly and / or by cable to a programmable controller, the dynamometer and position sensor can be installed separately and connected to the programmable controller wirelessly and / or via an analogue and / or digital cable .
Alternatívne zariadenie sa vyznačuje tým, že vrtná simulačná a riadiaca jednotka pozostáva z programovateľného ovládača a je priamo spojená s motorom čerpacej jednotky prostredníctvom kábla.Alternatively, the drilling simulation and control unit consists of a programmable controller and is directly connected to the pump unit motor via a cable.
Okrem monitorovania obsahu podpovrchového čerpadla a odstavovania zariadenia za účelom zabránenia „fluid pound“ stavu, sa zobrazuje živá a dynamická prezentácia celého systému. Úroveň hladiny kvapaliny sondy, sací tlak čerpadla, netesnosti čerpadla, diagnostika podpovrchového čerpadla a čerpacieho systému rovnako ako objemy vyťaženého plynu, ropy či vody sa vypočítavajú a naživo zobrazujú na displeji.In addition to monitoring the contents of the subsurface pump and shutting down the device to prevent fluid pound, a live and dynamic presentation of the entire system is displayed. Probe fluid level, pump suction pressure, pump leakage, subsurface pump and pumping system diagnostics as well as gas, oil or water volumes are calculated and displayed live.
Pohony s premenlivou rýchlosťou alebo premenlivou frekvenciou sú bežne využívanou metódou pre urýchlenie alebo spomalenie produkcie sondy a sú alternatívou k úplnému odstaveniu, nevyhnutnému prestoju a opätovnému naštartovaniu zariadenia. Tento vynález bude zabezpečovať rozhranie a ovládací prvok pre všetky dostupné hnacie mechanizmy vyskytujúce sa dnes v tomto priemyselnom obore a simulátor ich bude v reálnom čase riadiť prostredníctvom zrýchľovania a spomaľovania, okrem tradičných metód štartu a zastavenia.Variable speed or variable frequency drives are a commonly used method to accelerate or slow down probe production and are an alternative to complete shutdown, unavoidable downtime, and restart. The present invention will provide an interface and control for all available propulsion mechanisms present in this industry today, and the simulator will control them in real time through acceleration and deceleration, in addition to the traditional start and stop methods.
Výhody súčasného vynálezu nad predchádzajúcou technikou je praktická jednoduchosť, ako chápať podstatu vynálezu, a skutočnosť, že je prezentovaný v reálnom čase. Posledné používané techniky zakaždým používali dynamometrické karty pre riadenie a monitoring čerpacieho systému. Simulátor čerpacieho systému ýThe advantages of the present invention over the prior art are the practical simplicity of understanding the essence of the invention and the fact that it is presented in real time. The latest techniques used always used dynamometric cards to control and monitor the pumping system. Pump system simulator
využíva najmodernejšie elektronické procesory a grafiku, ktorá umožňuje obsluhe okamžite identifikovať pump-off (prečerpanie) a zmeny stavov sondy. Poslednou modernou technikou bolo vytváranie dynamometrickej karty, ktorá je najmenej jeden zdvih za aktuálnym stavom čerpadla. Toto oneskorenie je nežiaduce pre okamžité rozhodovanie, ktoré naopak nový vynález umožňuje. Priemyselní operátori sú školení na to, aby pochopili čerpací systém tak, ako ho vidia na dennej báze vrátane čerpacej jednotky, piestníc, hnacieho stroja a podpovrchového čerpadla. Povrchové a dnové dynamometrické karty boli prvýkrát použité v priemyselnej praxi v roku 1937. Interpretácia dynamometrických kariet je starobylým umením, ktoré vyžaduje špeciálny tréning a roky skúseností. Animácia predstavovaná novým vynálezom nebude vyžadovať žiadne špeciálne školenie a iba základnú znalosť čerpacieho systému. Dynamometrické karty sú prezentované spolu so simuláciou v reálnom čase z informačných dôvodov pre tých, ktorí ovládajú techniku ich interpretácie a želajú si takéto závislosti na obrazovke vidieť.it uses state-of-the-art electronic processors and graphics that allow the operator to immediately identify pump-offs and probe status changes. The latest modern technique was to create a dynamometer card that is at least one stroke beyond the current pump state. This delay is undesirable for immediate decision making, which in turn allows the new invention. Industrial operators are trained to understand the pumping system as they see it on a daily basis, including the pumping unit, piston rods, drive machine and subsurface pump. Surface and bottom dynamometric cards were first used in industrial practice in 1937. Interpreting dynamometric cards is an ancient art that requires special training and years of experience. The animation represented by the new invention will not require any special training and only basic knowledge of the pumping system. Dynamometric cards are presented together with real-time simulation for informational purposes for those who are familiar with the technique of their interpretation and wish to see such screen dependencies.
Z širšieho hľadiska je vynálezom riadenie hlbinného čerpadlového systému, ktoré bude umiestnené priamo na vrtnom zariadení. Na náleziskách s viacerými vrtmi je možné mať riadiace jednotky na každom jednom čerpanom vrte. Tieto jednotky môžu byť prevádzkované samostatne, alebo môžu byť prepojené na centrálny počítač cez rádiovú, satelitnú alebo inú komunikáciu. Diaľkový prístup umožňuje monitorovanie a dopytovanie riadiacich jednotiek bez potreby cestovať priamo na miesto ťažby. Riadiace jednotky môžu byť taktiež dopytované priamo na mieste použitím miestnej klávesnice alebo displeja, HMI zariadenia alebo prostredníctvom notebooku, počítača alebo iného zariadenia pripojeného na SCADA systém. Vynález bude využívať najmodernejšiu elektroniku, aby bola zaistená rýchlosť, spoľahlivosť a užívateľská pohoda. Displej zobrazujúci v reálnom čase hodnoty z celého čerpacieho systému s kompletnou diagnostikou bude umožňovať poľným operátorom rýchly pohľad na zdravie čerpacej sústavy. Užívateľská pohoda, ktorú vynález prináša, umožní obsluhe rýchly prístup k systému a obmedzí množstvo hodín strávených nad pokusmi interpretovať celkový stav systému.More broadly, the invention is the control of a deep pumping system that will be located directly on the drilling equipment. On multi-boreholes, it is possible to have control units on each pumped well. These units can be operated separately or can be connected to a central computer via radio, satellite or other communication. Remote access allows monitoring and querying of control units without the need to travel directly to the site. Controllers can also be queried on site using a local keyboard or display, HMI device, or via a laptop, computer, or other device connected to a SCADA system. The invention will utilize state-of-the-art electronics to ensure speed, reliability and user-friendliness. A display showing real-time readings from the entire pumping system with full diagnostics will allow field operators a quick look at the pumping system health. The user-friendliness of the invention will allow the operator to quickly access the system and reduce the amount of hours spent on attempts to interpret the overall state of the system.
Zatiaľ čo predchádzajúci písomný popis vynálezu umožňuje človeku s obyčajnými zručnosťami využívať to, čo je momentálne považované za najlepší režim systému, práve tí s obyčajnými zručnosťami na novom vynáleze ocenia existenciu variácií, kombinácií a ekvivalentov špecifických možností využitia, metód a príkladov, ktoré systém ponúka. Vynález by teda nemal byť obmedzený na vyššie uvedené spôsoby použitia, metódy a príklady, ale mali by sa využívať všetky módy a možnosti v rámci jeho novátorského ducha.While the foregoing written description of the invention allows a person with ordinary skills to utilize what is currently considered the best mode of the system, those with ordinary skills in the new invention will appreciate the existence of variations, combinations and equivalents of the specific applications, methods and examples offered by the system. Thus, the invention should not be limited to the above-mentioned uses, methods and examples, but all modes and possibilities should be utilized within its inventive spirit.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Obr. 1 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri bezdrôtovom spojení. Obr. 2 predstavuje celkovú technologickú schému spôsobu diagnostikovania a riadenia čerpania ropných alebo plynových vrtov. Obr. 3 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri spojení cez digitálny kábel. Obr. 4 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri spojení cez analógový kábel. Obr. 5 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri bezsenzorovej konfigurácii. Obr. 6 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri separátnom zapojení dynamometra a polohového senzora pri spojení cez analógový a / alebo digitálny kábel. Obr. 7 predstavuje schému vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky pri separátnom zapojení dynamometra a polohového senzora pri bezdrôtovom spojení.Fig. 1 is a diagram of a drilling simulation and control unit in a wireless connection. Fig. 2 is an overall flow chart of a method for diagnosing and controlling the pumping of oil or gas wells. Fig. 3 is a diagram of a drilling simulation and control unit when connected via a digital cable. Fig. 4 is a diagram of a drilling simulation and control unit when connected via an analog cable. Fig. 5 is a diagram of a drilling simulation and control unit in a sensorless configuration. Fig. 6 is a diagram of a drilling simulation and control unit for separately connecting a dynamometer and a position sensor when connected via an analog and / or digital cable. Fig. 7 is a diagram of a drilling simulation and control unit with separate connection of a dynamometer and a position sensor in a wireless connection.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad uskutočnenia č.1Embodiment No. 1
Bloková schéma podľa obr. 2 predstavuje komplexné pôsobenie vrtnej simulačnej a riadiacej jednotky na celý proces čerpania. Jednotlivé bloky sú označené arabským číslovaním s nasledovným vysvetľujúcim komentárom:The block diagram of FIG. 2 shows the complex effect of a drilling simulation and control unit on the entire pumping process. Individual blocks are marked with Arabic numbering with the following explanatory comment:
(A) polohový senzor - bod merania hodnoty polohy (B) dynamometer - bod merania povrchovej záťaže (C) prídavné senzory (nie nevyhnutne použité) (D) predpokladané alebo nepriamo merané hodnoty polohy a záťaže (E) získanie dát a ich uloženie do pamäte programovateľného ovládača (R) (F) detekcia ukončenia a začiatku cyklu. Kontrola nastavených hodnôt s aktuálnymi hodnotami (P) uloženými v pamäti programovateľného ovládača (R).(A) position sensor - position measurement point (B) dynamometer - surface load measurement point (C) additional sensors (not necessarily used) (D) predicted or indirectly measured position and load values (E) data acquisition and storage programmable controller (R) (F) detection of end and start of cycle. Checking the set values with the actual values (P) stored in the programmable controller (R) memory.
(G) pohotovostné zastavenie na základe nastavených hodnôt?(G) emergency stop based on set values?
(H) ak (G) „áno“ - príkaz zastaviť vrt / čerpadlo (I) je prekročené počítadlo alarmov?(H) if (G) "yes" - stop borehole / pump command (I) alarm counter exceeded?
(J) ak (I) „áno“ - čakanie na príkaz zo SCADA systému (supervisory control and data acquisition - priemyselný kontrolný systém ktorý monitoruje a riadi priemyselné, infraštrukturálne alebo na zariadení založené procesy) napojeného na programovateľný ovládač alebo od operátora používajúceho grafické užívateľské rozhranie (S) (K) príkaz spustiť vrt / čerpadlo; (E) získať údaje a uložiť do pamäte (L) ak (I) „nie“ - ponechať čerpací systém zastavený až do externého príkazu zo SCADA systému alebo cez grafické používateľské rozhranie - (K) príkaz spustiť vrt / čerpadlo; (E) získať údaje a uložiť do pamäte (M) ak (G) „nie“ modelovanie zmien stavu čerpacieho systému a jeho vykreslenie spolu s povrchovou a podpovrchovou dynamometrickou kartou. Ich uloženie do pamäte programovateľného ovládača (R) ako dáta s označením času (O).(J) if (I) "yes" - waiting for a command from a SCADA system (supervisory control and data acquisition) that monitors and controls industrial, infrastructural or device-based processes) connected to a programmable controller or operator using a graphical user interface interface (S) (K) command to start well / pump; (E) collect data and store (L) if (I) "no" - keep pumping system stopped until external command from SCADA system or via graphical user interface - (K) command to start borehole / pump; (E) acquire data and store (M) if (G) "no" modeling of pumping system state changes and plotting together with surface and subsurface dynamometric card. They are stored in the programmable controller (R) as time stamp (O) data.
(N) kalkulácia naplnenosti, produkcie, sacieho tlaku čerpadla a ich zobrazenie vo vrtnom simulátore. Uloženie dát do pamäte programovateľného ovládača (R) ako dáta s označením času (O).(N) calculation of pump capacity, production, pump suction pressure and their display in the drill simulator. Storing the data in the programmable controller (R) as time stamp (O) data.
(Q) Zastavenie na základe parametrov zo simulácie čerpacieho systému?(Q) Stop based on pumping system simulation parameters?
Príklad uskutočnenia č.2Embodiment No. 2
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka 1 (obr. 1) pozostáva z programovateľného ovládača 2 a spoločného puzdra 3, v ktorom je zjednotený / kombinovaný dynamometer 4 s polohovým senzorom 5 a mikroovládač 6, modul digitálneho rozhrania 7, menič napätia 8 a batéria 9. Batéria 9 je napojená na menič napätia 8, ktorý konvertuje napätie na správne budiace napätie pre polohový senzor 5 a dynamometer 4. Mikroovládač 6 zosilňuje analógový signál zo senzorov 4 a 5, konvertuje ho a posiela cez modul digitálneho rozhrania 7 s anténou bezdrôtovo do programovateľného ovládača 2. Programovateľný ovládač 2 prijíma digitálny signál prostredníctvom svojho vlastného modulu bezdrôtového rozhrania.The drilling simulation and control unit 1 (Fig. 1) consists of a programmable controller 2 and a common housing 3 in which a dynamometer 4 with a position sensor 5 and a microcontroller 6, a digital interface module 7, a voltage converter 8 and a battery 9 are united / combined. 9 is connected to a voltage converter 8 which converts the voltage to the correct excitation voltage for the position sensor 5 and the dynamometer 4. The microcontroller 6 amplifies the analog signal from sensors 4 and 5, converts it and sends it wirelessly to the programmable controller 2 via the digital interface module 7. The programmable controller 2 receives a digital signal through its own wireless interface module.
Príklad uskutočnenia č. 3Embodiment no. 3
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka 1 (obr. 3) pozostáva z programovateľného ovládača 2 a spoločného puzdra 3, v ktorom je zjednotený / kombinovaný dynamometer 4 s polohovým senzorom 5 a mikroovládač 6, modul digitálneho rozhrania 7 a menič napätia 8. Energia z napájacieho zdroja sa dodáva do puzdra 3 kde menič napätia 8 konvertuje napätie na správne budiace napätie pre polohový senzor 5 a dynamometer 4. Mikroovládač 6 zosilňuje analógový signál zo senzorov 4 a 5, konvertuje ho a posiela cez modul digitálneho rozhrania 7 a následne cez kábel 10 do programovateľného ovládača 2.The drilling simulation and control unit 1 (Fig. 3) consists of a programmable controller 2 and a common housing 3 in which the dynamometer 4 with the position sensor 5 and the microcontroller 6, the digital interface module 7 and the voltage converter 8 are united / combined. is supplied to the housing 3 where the voltage converter 8 converts the voltage to the correct excitation voltage for the position sensor 5 and the dynamometer 4. The microcontroller 6 amplifies the analog signal from the sensors 4 and 5, converts it and sends it via the digital interface module 7 and then via cable 10 to a programmable Controller 2.
Príklad uskutočnenia č. 4Embodiment no. 4
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka 1_ (obr. 4) pozostáva z programovateľného ovládača 2 a spoločného puzdra 3, v ktorom je zjednotený / kombinovaný dynamometer 4 s polohovým senzorom 5 a menič napätia 8. Energia z napájacieho zdroja sa dodáva do puzdra 3 kde menič napätia 8 konvertuje napätie na správne budiace napätie pre polohový senzor 5 a dynamometer 4. Programovateľný ovládač 2 prijíma analógový signál zo senzorov 4 a 5 cez kábel 10.The drilling simulation and control unit 7 (Fig. 4) consists of a programmable controller 2 and a common housing 3 in which a dynamometer 4 with a position sensor 5 and a voltage converter 8 are united / combined. Energy from the power supply is supplied to the housing 3 where the voltage converter 8 converts the voltage to the correct excitation voltage for the position sensor 5 and the dynamometer 4. The programmable controller 2 receives the analog signal from the sensors 4 and 5 via the cable 10.
Príklad uskutočnenia č. 5Embodiment no. 5
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka 1 (obr. 5) pozostáva z programovateľného ovládača 2. Motor čerpacej jednotky JH s 3-fázovým napätím je káblom 12. prostredníctvom ktorého posiela vstupy, spojený s programovateľným ovládačom 2, ktorý stanovuje hodnoty záťaže a polohy na základe napätia a prúdu motora.The drilling simulation and control unit 1 (Fig. 5) consists of a programmable controller 2. The 3-phase voltage pump motor JH is a cable 12 through which it sends inputs connected to the programmable controller 2, which determines the load and position values based on voltage and the motor current.
Príklad uskutočnenia č. 6Embodiment no. 6
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka 1 (obr. 6) pozostáva z programovateľného ovládača 2 napojeného na dynamometer 4 a polohový senzor 5. Programovateľný ovládač prijíma signál z dynamometra 4 a polohového senzora 5 prostredníctvom analógových a / alebo digitálnych káblov 10.The drilling simulation and control unit 1 (Fig. 6) consists of a programmable controller 2 connected to a dynamometer 4 and a position sensor 5. The programmable controller receives a signal from the dynamometer 4 and a position sensor 5 via analog and / or digital cables 10.
Príklad uskutočnenia č. 7Embodiment no. 7
Vrtná simulačná a riadiaca jednotka I (obr. 7) pozostáva z programovateľného ovládača 2 napojeného na dynamometer 4 a polohový senzor 5. Programovateľný ovládač prijíma signál z dynamometra 4 a polohového senzora 5 bezdrôtovo.The drilling simulation and control unit I (Fig. 7) consists of a programmable controller 2 connected to the dynamometer 4 and a position sensor 5. The programmable controller receives the signal from the dynamometer 4 and the position sensor 5 wirelessly.
Príklady č. 2 až 7 uvádzajú možné alternatívy zapojenia pre riadenie a programovanie celého technologického procesu čerpania ropných a plynových vrtov s prihliadnutím na podmienky v mieste aplikácie.Examples Figures 2 to 7 show possible wiring alternatives for control and programming of the entire oil and gas well pumping process, taking into account the conditions at the application site.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Vynález sa týka ťažobného priemyslu, hlavne oblasti ťažby ropy a plynu s umiestnením riadenia hlbinného čerpadlového systému priamo na vrtnom zariadení.The invention relates to the mining industry, in particular to the field of oil and gas extraction, with the location of the control of a deep pumping system directly on the drilling plant.
γ*γ> * & - <&=><ογ * γ> * & - <& => <ο
Claims (5)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK169-2010A SK1692010A3 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of |
| US13/994,535 US20130333880A1 (en) | 2010-12-16 | 2011-03-09 | Method for Obtaining Diagnostics and Control of the Pumping Process of Rod Pumped Oil and Gas Wells and Devices for the Method Execution |
| EA201300676A EA201300676A1 (en) | 2010-12-16 | 2011-03-09 | METHOD OF DIAGNOSTICS AND CONTROL OF THE PROCESS OF THE OIL AND GAS DIPPING FROM WELLS EQUIPPED WITH ROD-DRIVE PUMPS AND EQUIPMENT FOR INTRODUCING THIS METHOD |
| PCT/SK2011/000007 WO2012082081A2 (en) | 2010-12-16 | 2011-03-09 | A method for obtaining diagnostics and control of the pumping process of rod pumped oil and gas wells and devices for the method execution. |
| CA2821914A CA2821914A1 (en) | 2010-12-16 | 2011-03-09 | A method for obtaining diagnostics and control of the pumping process of rod pumped oil and gas wells and devices for the method execution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK169-2010A SK1692010A3 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK1692010A3 true SK1692010A3 (en) | 2012-07-03 |
Family
ID=44625694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK169-2010A SK1692010A3 (en) | 2010-12-16 | 2010-12-16 | Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130333880A1 (en) |
| CA (1) | CA2821914A1 (en) |
| EA (1) | EA201300676A1 (en) |
| SK (1) | SK1692010A3 (en) |
| WO (1) | WO2012082081A2 (en) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9574442B1 (en) * | 2011-12-22 | 2017-02-21 | James N. McCoy | Hydrocarbon well performance monitoring system |
| WO2014078851A2 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Lufkin Industries, Llc | Real-time pump diagnostic algorithms and application thereof |
| US10753192B2 (en) | 2014-04-03 | 2020-08-25 | Sensia Llc | State estimation and run life prediction for pumping system |
| NO20140740A1 (en) * | 2014-06-13 | 2015-06-08 | Mhwirth As | Procedure for improved redundancy and uptime in SCADA networks |
| US9506751B2 (en) | 2014-08-25 | 2016-11-29 | Bode Energy Equipment Co., Ltd. | Solar battery wireless inclinometer |
| US9952073B2 (en) | 2014-11-19 | 2018-04-24 | Bode Energy Equipment Co., Ltd. | Solar battery wireless integrated load cell and inclinometer |
| US10371142B2 (en) * | 2015-07-27 | 2019-08-06 | Bristol, Inc. | Methods and apparatus for pairing rod pump controller position and load values |
| US9983076B2 (en) | 2015-08-18 | 2018-05-29 | Bode Energy Equipment Co., Ltd. | Solar battery wireless load cell adapter |
| US10540594B2 (en) | 2015-09-18 | 2020-01-21 | International Business Machines Corporation | Identifying abnormal pumpjack conditions |
| CN106089184B (en) * | 2016-07-18 | 2019-12-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | method and device for diagnosing working condition of underground oil well pump |
| CN108397169A (en) * | 2018-03-26 | 2018-08-14 | 中国石油化工股份有限公司 | The frequency adjusts system and method in a kind of pumping unit stroke |
| US11408271B2 (en) | 2019-06-11 | 2022-08-09 | Noven, Inc. | Well pump diagnostics using multi-physics sensor data |
| US11572770B2 (en) | 2019-06-11 | 2023-02-07 | Noven, Inc. | System and method for determining load and displacement of a polished rod |
| US11560784B2 (en) | 2019-06-11 | 2023-01-24 | Noven, Inc. | Automated beam pump diagnostics using surface dynacard |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3306201A (en) | 1965-06-30 | 1967-02-28 | Du Pont | Explosive composition and waterhammer-resistant delay device containing same |
| US3306210A (en) | 1965-08-25 | 1967-02-28 | Harvey W Boyd | Automatic oil well pump control |
| US3343409A (en) | 1966-10-21 | 1967-09-26 | Shell Oil Co | Method of determining sucker rod pump performance |
| US3951209A (en) | 1975-06-09 | 1976-04-20 | Shell Oil Company | Method for determining the pump-off of a well |
| US4583915A (en) | 1983-08-01 | 1986-04-22 | End Devices, Inc. | Pump-off controller |
| US5252031A (en) | 1992-04-21 | 1993-10-12 | Gibbs Sam G | Monitoring and pump-off control with downhole pump cards |
| US6857474B2 (en) * | 2001-10-02 | 2005-02-22 | Lufkin Industries, Inc. | Methods, apparatus and products useful in the operation of a sucker rod pump during the production of hydrocarbons |
| US20040062658A1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-01 | Beck Thomas L. | Control system for progressing cavity pumps |
| US7489976B2 (en) * | 2005-09-12 | 2009-02-10 | Hosni I Adra | System and method for dynamically simulating process and value stream maps |
| RU2381384C1 (en) * | 2005-10-13 | 2010-02-10 | Пампвелл Солюшнз Лтд. | Method and system to control rod travel in system pumping fluid out of well |
| US7451812B2 (en) * | 2006-12-20 | 2008-11-18 | Schlumberger Technology Corporation | Real-time automated heterogeneous proppant placement |
| US9013322B2 (en) * | 2007-04-09 | 2015-04-21 | Lufkin Industries, Llc | Real-time onsite internet communication with well manager for constant well optimization |
| US8199166B2 (en) * | 2008-03-14 | 2012-06-12 | Schlumberger Technology Corporation | Visualization techniques for oilfield operations |
| US8036829B2 (en) * | 2008-10-31 | 2011-10-11 | Lufkin Industries, Inc. | Apparatus for analysis and control of a reciprocating pump system by determination of a pump card |
| US20120020808A1 (en) * | 2009-04-01 | 2012-01-26 | Lawson Rick A | Wireless Monitoring of Pump Jack Sucker Rod Loading and Position |
| US9051825B2 (en) * | 2011-01-26 | 2015-06-09 | Schlumberger Technology Corporation | Visualizing fluid flow in subsurface reservoirs |
| US9574442B1 (en) * | 2011-12-22 | 2017-02-21 | James N. McCoy | Hydrocarbon well performance monitoring system |
-
2010
- 2010-12-16 SK SK169-2010A patent/SK1692010A3/en unknown
-
2011
- 2011-03-09 WO PCT/SK2011/000007 patent/WO2012082081A2/en active Application Filing
- 2011-03-09 US US13/994,535 patent/US20130333880A1/en not_active Abandoned
- 2011-03-09 EA EA201300676A patent/EA201300676A1/en unknown
- 2011-03-09 CA CA2821914A patent/CA2821914A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201300676A1 (en) | 2013-10-30 |
| CA2821914A1 (en) | 2012-06-21 |
| WO2012082081A2 (en) | 2012-06-21 |
| WO2012082081A3 (en) | 2013-01-03 |
| US20130333880A1 (en) | 2013-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK1692010A3 (en) | Method of diagnosis and management of pumping oil or gas wells and device there of | |
| US9587481B2 (en) | Hydrocarbon well performance monitoring system | |
| US9476742B2 (en) | System, method, and computer readable medium for calculating well flow rates produced with electrical submersible pumps | |
| US20160265321A1 (en) | Well Pumping System Having Pump Speed Optimization | |
| CN106285572A (en) | Control device and control method thereof is taken out between a kind of oil pumper intelligence | |
| EP2910729B1 (en) | Systems and methods for localized well analysis and control | |
| CN103488132A (en) | Automatic optimized parameter-tuning method based on indicator diagram | |
| CN206459818U (en) | The test device of deep-sea movable component | |
| RU90857U1 (en) | HYDRAULIC DRIVE CONTROL SYSTEM FOR DEPTH BAR PUMP (OPTIONS) | |
| CN108760321B (en) | Engine power loading test system | |
| CN104373113A (en) | Diagnostic method for measuring annular working fluid level and working conditions of rod-pumped well by electric parameters | |
| WO2018212848A1 (en) | Downhole dynamometer and method of operation | |
| CN207991994U (en) | Rheological behavior in-situ measurement device after a kind of liquefaction of bottom sediment | |
| CN201144696Y (en) | Drilling oscillatory type permeability coefficient value test device | |
| CN100368655C (en) | Automatic mud grouting device for drilling | |
| RU90860U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATED CONTROL OF TECHNICAL CONDITION OF A HYDRAULIC DRIVE | |
| RU150616U1 (en) | ELECTROMECHANICAL HYDROTESTER | |
| CN201354633Y (en) | Online measuring device of dynamic liquid level of sucker-rod pump well | |
| CN2683830Y (en) | Automatic mud pouring installation for well drilling | |
| CN111335868A (en) | Oil well working condition identification method, device and system | |
| CN202140070U (en) | Coal seam gas rotary screw pump well monitoring system | |
| CN102169337B (en) | Monitoring system of coal bed gas screw pump well | |
| CN202770830U (en) | Quick oil-water interface measurement device | |
| Pilipenko et al. | Development of a subsystem for automatic protection of submersible pumps based on mathematical modeling | |
| US20230296015A1 (en) | Advanced diagnostics and control system for artificial lift systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FB9A | Suspension of patent application procedure |