BR112016021055B1

BR112016021055B1 - Método para calibrar controladores para utilização com poços

Info

Publication number: BR112016021055B1
Application number: BR112016021055-7A
Authority: BR
Inventors: Thomas Matthew Mills
Original assignee: Bristol, Inc., D/B/A Remote Automation Solutions
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2022-07-26
Also published as: RU2016138826A3; AU2015229199B2; EP3117071B1; CN204576113U; EP3117071A1; BR112016021055A2; US9664031B2; AU2015229199A1; US20150260033A1; AR099760A1; RU2016138826A; WO2015138824A1; MX2016011826A; CN104914741A; RU2682289C2; CA2941387C; CA2941387A1; CN104914741B

Abstract

MÉTODOS E APARELHO PARA CALIBRAR CONTROLADORES DE BOMBA DE VARETA PARA UTILIZAÇÃO EM POÇOS. Métodos e aparelhos para calibrar controladores de bomba de vareta para utilização em poços. Um exemplo de método inclui mover uma vareta polida (110) de uma unidade de bombeamento (100) através de um primeiro ciclo da unidade de bombeamento através de um motor (114) e a determinação dos primeiros valores de contagem de pulsos do motor através do primeiro ciclo utilizando um primeiro sensor (130) nas primeiras vezes. As primeiras vezes são substancialmente igualmente espaçadas. O método também inclui a determinação de primeiros valores de posição da vareta polida através do primeiro ciclo utilizando um segundo sensor (200) nos primeiros tempos e associando os primeiros valores de contagem de pulsos com os respectivos dos primeiros valores de posição para calibrar um processador (208) da unidade de bombeamento.

Description

CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[0001] Esta divulgação refere-se genericamente aos controladores e, mais particularmente, a métodos e aparelho para calibrar os controladores para utilização com poços.

FUNDAMENTOS

[0002] Unidades de bombeamento são usadas para operar as bombas de fundo de poço que bombeiam óleo de um poço de petróleo. Em alguns casos, os dados são recolhidos para gerar cartões dinamômetros que auxiliam na determinação do desempenho das unidades de bombeamento e seus componentes associados. Para garantir a precisão dos cartões dinamômetros gerados, os dados coletados também devem ser precisos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0003] A FIG. 1 mostra uma unidade de bombeamento conhecida.

[0004] A FIG. 2 mostra uma unidade de bombeamento incluindo um aparelho exemplar utilizado para calibrar a unidade de bombeamento de acordo com os ensinamentos da divulgação.

[0005] A FIG. 3 mostra uma tabela de referência exemplar gerada durante um processo de calibração de exemplo de acordo com os ensinamentos da divulgação.

[0006] A FIG. 4 mostra uma superfície exemplar de cartão dinamômetro que pode ser produzido em conformidade com os ensinamentos da divulgação.

[0007] A FIG. 5 mostra uma bomba exemplar do cartão dinamômetro que pode ser produzida em conformidade com os ensinamentos da divulgação.

[0008] As FIGS. 6 e 7 são fluxogramas representativos dos métodos exemplares que podem ser utilizados para implementar o aparelho exemplar da FIG. 2.

[0009] A FIG. 8 é uma plataforma processadora para implementar os métodos das FIGS. 6 e 7 e/ou o aparelho da FIG. 2.

[0010] As figuras não estão em escala. Sempre que possível, os mesmos números de referência serão utilizados em todas as figuras e na descrição anexa para se referir às mesmas ou a peças semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Os exemplos aqui revelados referem-se controladores de bombas de vareta exemplares e métodos relacionados para identificar com precisão uma posição de uma vareta polida de uma unidade de bombeamento ao longo de um curso de uma bomba correspondente. Os dados obtidos através dos exemplos aqui descritos podem ser usados para determinar a velocidade da vareta polida, a aceleração da vareta polida e/ou para gerar um cartão dinamômetro da bomba de vareta, um cartão dinamômetro de superfície, um cartão dinamômetro de bomba, etc.

[0012] Para permitir que a posição de uma vareta polida possa ser determinada com precisão durante o funcionamento normal e/ou uma operação contínua, em alguns exemplos divulgados, um processo de calibração exemplar é realizado antes do início do funcionamento normal e/ou contínuo da unidade de bombeamento. Em alguns exemplos, o processo de calibração inclui monitorização de uma posição de vareta polida, uma posição de um braço de manivela, e uma posição angular de um eixo de um motor usado para mover a vareta polida. Com base nessa monitorização, um relacionamento e/ou correlação entre as posições é estabelecida. Uma vez que a unidade de bombeamento é calibrada, uma posição relativamente precisa da vareta polida ao longo do seu curso e/ou ciclo pode ser determinada monitorizando as rotações do motor e/ou eixo e do braço da manivela, em combinação com os dados de calibração.

[0013] Em contraste com alguns exemplos conhecidos, os exemplos aqui descritos melhoram a precisão da determinação da posição da vareta polida ao mesmo tempo, reduzindo a quantidade de tempo e esforço associados à configuração. Especificamente, alguns controladores de bombas de vareta conhecidos envolvem um tempo de configuração de consumo para o qual um técnico tem de determinar com precisão um valor de deslocamento em curso de bomba que pode ser diferente para cada unidade de bombeamento. O valor de deslocamento de curso da bomba pode ser definido entre um sinal de reposição da posição e uma indicação de que a vareta polida atingiu o topo ou do fundo de um curso. O sinal de reposição da posição pode indicar que o braço da manivela chegou a um local específico.

[0014] A posição da vareta polida ao longo do seu curso em combinação com outros parâmetros (por exemplo, carga de vareta polida, tensão de vareta polida) pode ser usado para gerar cartão(ões) dinamômetro correspondente(s). Como resultado, imprecisões no valor de deslocamento de curso da bomba podem resultar em erros ou imprecisões no cartão(ões) de dinamômetro gerado(s). Em contraste com exemplos conhecidos que exigem técnicos para determinar o valor do deslocamento de curso da bomba e as dimensões de cada conjunto da unidade de bombeamento, os exemplos aqui divulgados determinam automaticamente o valor do deslocamento de curso da bomba e incorporam esses valores em processo de determinar com precisão a posição da vareta polida sem o envolvimento técnico.

[0015] A FIG. 1 mostra uma unidade de bombeamento equilibrada conhecida do braço da manivela e/ou unidade de bombeamento 100 que pode ser usado para produzir petróleo a partir de um poço de petróleo 102. A unidade de bombeamento 100 inclui uma base 104, um pós Sampson 106 e uma longarina móvel 108. A longarina móvel 108 pode ser usada para alternar uma vareta polida 110 em relação ao poço de petróleo 102 através de um cabo 112.

[0016] A unidade de bombeamento 100 inclui um motor ou uma máquina 114 que aciona um sistema de cinto e a roldana 116 para rodar uma caixa de engrenagens 118 e, por sua vez, rodar um braço de manivela 120 e um contrapeso 121. Uma biela 122 é acoplado entre o braço de manivela 120 e a longarina móvel 108 de tal modo que a rotação do braço de alavanca 120 move a biela 122 e a longarina móvel 108. Como a longarina móvel 108 pivôs de cerca de um ponto de pivô e/ou rolamento da sela 124, a longarina móvel 108 move de uma cabeça de cavalo 126 e da vareta polida 110.

[0017] Para detectar quando o braço de manivela 120 completa um ciclo e/ou uma posição angular passa nomeadamente, um primeiro sensor 128 está acoplado ao lado do braço de manivela 120. Para detectar e/ou monitorizar um número de rotações do motor 114, um segundo sensor 130 está acoplado ao lado do motor 114. No exemplo da FIG. 1, os engates (por exemplo, o sistema de cinto e roldana 116, a caixa de engrenagens 118, etc.) entre o motor 114 e o braço da manivela 120 são assumidos para serem rígidos. Assim, presume-se que um número predeterminado de rotações do motor 114 será detectado por uma única rotação do braço de manivela 120.

[0018] Os dados obtidos a partir do primeiro sensor 128 e/ou o segundo sensor 130 pode ser usado para determinar uma posição do braço de manivela 120 em função do tempo, para cada curso da unidade de bombeamento 100. Adicionalmente ou em alternativa, com base nas medições da unidade de bombeamento 100, uma unidade de bombeamento específica do cálculo de quatro barras-ligação pode ser realizada a qual se refere à posição do braço de manivela 120 para a posição da vareta polida 110 durante todo o curso da unidade de bombeamento 100. As medições da unidade de bombeamento 100 são específicas para a unidade de bombeamento 100. Assim, um longo processo de componentes de medição da mão da unidade de bombeamento 100 pode ser feita para o cálculo de quatro barras de ligação. No entanto, os componentes de medição da mão da unidade de bombeamento 100 é um empreendimento caro que está propenso a erros.

[0019] Em funcionamento, a vareta polida 110 alcança as suas posições extremas (por exemplo, uma posição superior, uma posição inferior), em diferentes ângulos do braço da manivela 120, dependendo das características da unidade de bombeamento 100. Para definir com maior precisão a relação entre o braço de manivela 120 e a vareta polida 110 na equação de quatro barras de ligação, um deslocamento é determinado entre uma posição angular específica do braço de manivela 120 e uma posição correspondente da vareta polida 110. O deslocamento é determinado com base em um ângulo do braço de alavanca 120 quando o primeiro sensor 128 detecta o braço de manivela 120 e uma posição correspondente da vareta polida 110. No entanto, porque esta compensação é determinada manualmente e a taxa de amostragem do controlador da bomba de vareta 129 é cerca de 20 vezes por segundo, com precisão que define o deslocamento é difícil e propenso a erros.

[0020] O cálculo de quatro barras de ligação utilizado para relacionar a posição do braço de manivela 120 para a posição da vareta polida 110 durante todo o curso da unidade de bombeamento 100 assume que os acoplamentos (por exemplo, o sistema de cinto e roldana 116, a caixa de engrenagens 118, etc.) entre o motor 114 e o braço da manivela 120 é rígido e que a biela 122, a longarina móvel 108 e o cabo 112 são rígidos durante todo o curso da unidade de bombeamento 100. No entanto, não é assim. Em vez disso, a biela 122, a longarina móvel 108 e o cabo 112 variam em tamanho, forma, etc. com base nas cargas que são transmitidas na mesma. Além disso, a flexibilidade no sistema de cinto e a roldana 116, carga cíclica da vareta polida 110 e o impacto sobre os contrapesos 121, 126 carrega ciclicamente a caixa de engrenagens 118, que causa desvios na relação entre as revoluções do motor 114, a posição do braço de manivela 120 e, por sua vez, a posição determinada da vareta polida 110. Ao ajustar os contrapesos 121 e/ou 126 pode minimizar a carga cíclica, o desvio na relação entre as revoluções do motor 114 e a posição do braço de manivela 120 não pode ser eliminada. Assim, porque o cálculo das quatro barras de ligação não tem em conta a natureza não rígida de componentes da unidade de bombeamento 100, existem algumas imprecisões na determinação de posição da vareta polida 110.

[0021] A FIG. 2 representa a unidade de bombeamento 100 da FIG. 1, incluindo um terceiro sensor (por exemplo, um potenciômetro de cadeia, um sensor de deslocamento linear utilizando o radar, laser, etc.) 200 usado em combinação com primeiro e segundo sensores (por exemplo, sensores de proximidade) 128, 130 para calibrar o controlador da bomba de vareta 129 de acordo com os ensinamentos da presente memória descritiva. Em contraste com o exemplo da FIG. 1 que se baseia na medição da unidade de bombeamento 100 e determinação de um braço de manivela 120/deslocamento da vareta polida 110, a unidade de bombeamento 100 da FIG. 2 é calibrada através da medição direta da posição da vareta polida 110 e a rotação do motor 114 ao longo de um ciclo do braço da alavanca 120.

[0022] Em alguns exemplos, para calibrar o controlador da bomba de vareta 129 da FIG. 2, o primeiro sensor 128 detecta a conclusão de um ciclo do braço de manivela 120, o segundo sensor 130 detecta um ou mais alvos 202 acoplados ao motor 114 e/ou um eixo do motor 114 quando o motor 114 gira e o terceiro sensor 200 mede diretamente a posição da vareta polida 110 ao longo do seu curso. Os dados obtidos a partir do primeiro, segundo e terceiro sensores 128, 130 e 200 são recebidos por uma entrada/saída (I/O) do dispositivo 204 de um aparelho 205 e armazenado numa memória 206 que está acessível por um processador 208. Por exemplo, durante a calibração do processo, o processador 208 de forma iterativa recebe e/ou substancialmente simultaneamente recebe (por exemplo, a cada 5 segundos, entre cerca de 5 segundos e 60 segundos) a contagem de pulsos de manivela e/ou de pulso do primeiro sensor 128, um pulso de motor contar contratempo e/ou um pulso a partir do segundo sensor 130 e a posição da vareta polida 110 em função do tempo a partir do terceiro sensor 200. Em alguns exemplos, um temporizador 210 é utilizado pelo processador 208 e/ou os primeiro, segundo e/ou terceiro sensores 128, 130 e/ou 200 para determinar um período de amostragem e/ou para determinar o momento de solicitar, enviar e/ou receber dados (por exemplo, valores de parâmetros medidos) do primeiro, segundo e terceiro sensores 128, 130 e 200.

[0023] Em alguns exemplos, o processador 208 gera uma referência e/ou tabela de calibração 300 (FIG. 3) que mostra a(s) relação(õess) entre estes valores dos parâmetros medidos (por exemplo, o tempo, a contagem de pulsos do motor, e a posição da vareta polida) para um ciclo completo da unidade de bombeamento 100 com base na posição da vareta polida 110 em função do tempo e o pulso do motor contar versus tempo entre dois pulsos de contagens de manivela consecutivos. Em alguns exemplos, o tempo pode ser medido em segundos, e a posição da vareta polida 110 pode ser medido em polegadas.

[0024] Uma vez que o processo de calibragem tenha completado e a tabela de referência correspondente 300 tenha sido gerada, o terceiro sensor 200 pode ser removido da unidade de bombeamento 100 e/ou a vareta polida 110 e o funcionamento normal e/ou a operação contínua da unidade de bombeamento 100 pode começar. Em alguns exemplos, durante a operação normal, com base na contagem de pulsos da manivela obtida a partir do primeiro sensor 128 e a contagem do pulso do motor obtida a partir do segundo sensor 130, o processador 208 pode utilizar a tabela de referência 300 para determinar e/ou correlacionar o pulso particular de dentro de um ciclo do braço de manivela 120 para a posição da vareta polida 110. Em alguns exemplos, a Equação 1 pode ser usada para determinar e/ou interpolar a posição da vareta polida 110, se, por exemplo, uma contagem de pulso particular do motor 114 não esteja listado na tabela de referência. Fazendo referência a Equação 1, que corresponde ao índice do ponto identificado na tabela de calibração em que a contagem de pulsos de tabela é maior do que ou igual à contagem de pulsos do motor, Posição refere-se à posição da vareta polida 110, pós relacionados com a entrada da posição na tabela de referência, Pulsos refere-se ao número de pulsos do motor 114 medido pelo segundo sensor 130 uma vez que uma indicação do pulso da manivela foi recebida a partir do primeiro sensor 128 e pulsos refere-se à entrada de contagem de pulsos do motor 114 na tabela de calibração.

[0025] Equação 1:

[0026] À medida que a posição da vareta polida 110 é determinada, os dados de posição determinada (por exemplo, a posição em função dos dados de tempo) são guardados na memória 206 e/ou utilizado pelo processador 208 para gerar um cartão dinamômetro, tais como, por exemplo, um cartão dinamômetro de bomba de vareta, um cartão dinamômetro de superfície, um cartão dinamômetro de bomba, etc.

[0027] A FIG. 3 mostra o exemplo da tabela de referência 300 que pode ser gerado em ligação com e/ou utilizados para implementar os exemplos aqui descritos. A tabela exemplar de referência 300 inclui primeiras colunas 302 correspondentes ao tempo recebidas de e/ou determinado pelo temporizador 210, segundas colunas 304 correspondentes à contagem de pulsos do motor 114 recebidos de e/ou determinadas pelo segundo sensor 130 e terceira colunas 306 correspondente à posição da vareta polida 110 recebidos de e/ou determinado pelo terceiro sensor 200. Em alguns exemplos, os dados incluídos na tabela de referência 300 relacionam-se com uma única revolução do braço da manivela 120.

[0028] A FIG. 4 mostra uma superfície exemplar do cartão dinamômetro 400 que pode ser produzida de acordo com os ensinamentos da presente memória descritiva utilizando os dados associados com o deslocamento vertical da vareta polida 110 em função do tempo e os dados associados com a tensão na vareta polida 110 em função do tempo. Em alguns exemplos, a superfície do cartão dinamômetro representa ao longo da bomba do fundo do poço está funcionando normalmente com um líquido adequado para bombear. Como mostrado na FIG. 4, o eixo x 402 corresponde à posição da vareta polida 110 e o eixo y 404 corresponde à carga na vareta polida 110.

[0029] Número de referência 406 refere-se a quando a vareta polida 110 começa o seu movimento para cima, para começar a levantar uma coluna de fluido. Entre os números de referência 406 e 408, o aumento da tensão na vareta polida 110, como as varetas são esticadas e a coluna de fluido é levantada é mostrado. Número de referência 408 refere-se a quando a unidade de bombeamento 100 é suportar o peso de uma coluna de varetas de bombeamento e o peso da coluna de fluido em aceleração. Entre os números de referência 408 e 410, as ondas de força chegam à superfície como o movimento ascendente continua, o que faz com que a carga na vareta polida 210 flutue. Número de referência 410 refere-se a quando a vareta polida 110 atingiu o seu deslocamento máximo para cima. Entre os números de referência 410 e 412, a carga de fluido é transferida a partir a cadeia de varetas de bombeio para uma cadeia de tubagem, o que faz com que a tensão na vareta polida 110 a diminuir. Número de referência 412 refere-se a quando a carga tem substancialmente e/ou completamente transferida para a coluna de tubulação. Entre os números de referência 412 e 406, as ondas de força refletem na superfície como o movimento descendente continuo, o que faz com que o carregamento irregular na vareta polida 110 até que a vareta polida 110 atinge o seu ponto mais baixo e começa outro curso.

[0030] A FIG. 5 mostra uma bomba exemplar no cartão de dinamômetro 500 que pode ser produzida de acordo com os ensinamentos da presente memória descritiva utilizando os dados associados com a posição da vareta polida 110 e a carga sobre a vareta polida 110. Em alguns exemplos, a bomba de cartão dinamômetro 500 é gerada utilizando os dados medidos na superfície. Como mostrado na FIG. 5, o eixo x 502 corresponde à posição da bomba ao longo do fundo do poço e o eixo y 504 corresponde à carga da bomba no fundo do poço.

[0031] Enquanto uma maneira exemplar da execução do aparelho 205 é ilustrada na FIG. 2, um ou mais dos elementos, processos e/ou dispositivos ilustrados na FIG. 2 pode ser combinado, dividido, rearranjado, omitido, eliminado e/ou aplicado de qualquer outra forma. Além disso, o dispositivo de I/O 204, a memória 206, o processador 208 e/ou, mais geralmente, o aparelho exemplar 205 da FIG. 2 podem ser implementados por hardware, software, firmware e/ou qualquer combinação de hardware, software e/ou firmware. Assim, por exemplo, qualquer um dos dispositivos de I/O 204, a memória 206, o processador 208, o temporizador 210 e/ou, mais geralmente, o aparelho 205 exemplo da FIG. 2 pode ser implementado por um ou mais análogo ou circuito(s) digital(is), circuitos lógicos, processador(es) programável(is), aplicação específica de circuitos integrados (ASIC(s)), dispositivos lógicos programáveis (PLD(s)) e/ou o campo do(s) dispositivo(s) lógico(s) programável(is) (FPLD(s)). Quando a leitura de qualquer uma das reivindicações do aparelho ou sistema desta patente cobrem um software puro e/ou a execução do firmware, pelo menos, um dispositivo exemplar I/O 204, a memória 206, o processador 208, o temporizador 210 e/ou, mais geralmente, o aparelho exemplar 205 da FIG. 2 é/são expressamente definido para incluir um dispositivo de armazenamento legível pelo computador tangível ou disco de armazenamento, como uma memória, um disco versátil digital (DVD), um disco compacto (CD), um disco Blu-ray, etc. armazenando o software e/ou firmware. Além disso ainda, o aparelho exemplar 205 da FIG. 2 pode incluir um ou mais elementos, processos e/ou dispositivos, além de, ou em vez de, os ilustrados na FIG. 2, e/ou podem incluir mais do que um de qualquer ou de todos os elementos ilustrados, processos e dispositivos. Enquanto que a FIG. 2 ilustra uma unidade de bombeamento em relação a manivela convencional, os exemplos aqui descritos podem ser implementados em ligação com qualquer outra unidade de bombeamento.

[0032] Os fluxogramas representantes dos métodos exemplares de implementação do aparelho 205 da FIG. 2 são mostrados nas Figs. 6 e 7. Neste exemplo, os métodos das FIGS. 6 e 7 podem ser implementados por instruções de máquina legível que compreendem um programa para execução por um processador, tal como o processador 812 mostrado na plataforma do processador exemplar 800 discutido abaixo em ligação com a FIG. 8. O programa pode ser concretizado de software armazenado num meio de armazenamento de leitura por computador tangível, como um CD-ROM, um disquete, um disco rígido, um disco versátil digital (DVD), um disco Blu-ray, ou uma memória associada com o processador 812, mas todo o programa e/ou suas partes podem, alternativamente, ser executados por um dispositivo diferente do processador 812 e/ou consubstanciado no firmware ou hardware dedicado. Além disso, embora o programa exemplar é descrito com referência aos fluxogramas ilustrados nas FIGS. 6 e 7 muitos outros métodos de implementação do aparelho exemplar 205 podem ser usados alternativamente. Por exemplo, a ordem de execução dos blocos pode ser mudada e/ou alguns dos blocos descritos podem ser mudados, eliminados ou combinados.

[0033] Como mencionado acima, os métodos de exemplo das FIGS. 6 e 7 podem ser implementados utilizando instruções codificadas (por exemplo, computador e/ou máquina de instruções legíveis) armazenados em um meio de armazenamento legível por computador tangível, como uma unidade de disco rígido, memória flash, uma memória somente de leitura (ROM), um disco compacto (CD), um disco versátil digital (DVD), um cache, uma memória de acesso aleatório (RAM) e/ou qualquer outro dispositivo de armazenamento ou disco de armazenamento em que a informação é armazenada para qualquer duração (por exemplo, durante períodos de tempo prolongados, de forma permanente, para os casos breves, para tamponar temporariamente, e/ou para armazenamento em cache das informações). Tal como aqui utilizado, o termo meio de armazenamento legível pelo computador tangível é expressamente definido para incluir qualquer tipo de dispositivo de armazenamento legível por computador e/ou armazenamento em disco e para excluir sinais de propagação e para excluir meios de transmissão. Tal como aqui utilizado, "meio de armazenamento legível por computador tangível" e "meio de armazenamento legível por máquina tangível" são utilizados alternadamente. Adicionalmente ou alternativamente, os métodos exemplares das FIGS. 6 e 7 podem ser implementados utilizando instruções codificadas (por exemplo, computador e/ou instruções legíveis por máquina) armazenados em um computador não transitório e/ou meio legível por máquina, como uma unidade de disco rígido, memória flash, uma memória somente de leitura, um disco compacto, um disco digital versátil, um cache, uma memória de acesso aleatório e/ou qualquer outro dispositivo de armazenamento ou disco de armazenamento em que a informação é armazenada para qualquer duração (por exemplo, por longos períodos de tempo, de forma permanente, para casos breves, para tamponar temporariamente, e/ou para armazenamento em cache das informações). Tal como aqui utilizado, o meio legível por computador do termo não transitório é expressamente definido para incluir qualquer tipo de dispositivo de armazenamento legível por computador e/ou armazenamento em disco e para excluir sinais de propagação e para excluir meios de transmissão. Tal como aqui usado, quando a frase "pelo menos" é usado como termo de transição em um preâmbulo de uma reivindicação, é aberta do mesmo modo que o termo "compreendendo" é aberto.

[0034] O método da FIG. 6 começa em um modo de preparação de calibragem, que inclui a determinação de uma contagem de pulsos iniciais do braço de manivela 120 (bloco 601). No bloco 602, o processador 208 inicia e/ou inicializa o temporizador 210 (bloco 602). No bloco 604, o processador 208 determina, por meio do temporizador 210, a quantidade de tempo decorrido desde que o temporizador 210 foi iniciado (bloco 604). No bloco 606, o processador 208 determina se o tempo decorrido for igual ou depois de um tempo predeterminado, tal como, por exemplo, cinquenta milissegundos (bloco 606). O temporizador 210 pode ser utilizado para definir um período de amostragem e/ou para assegurar substancialmente o dado é obtido a partir dos primeiro, segundo e/ou terceiro sensores 128, 130, 200 a frequências iguais. Se o processador 208 determina que o tempo decorrido for igual ou após o tempo pré- determinado, com base em dados a partir do primeiro sensor 128, o processador 208 determina a contagem de pulsos do braço de manivela 120 (bloco 608). No bloco 610, o processador 208 determina, com base em dados a partir do primeiro sensor 128, se a diferença entre a contagem de pulsos atual do braço de manivela 120 e a contagem de pulsos inicial do braço de manivela 120 é superior a zero (bloco 610). Em alguns exemplos, a contagem de pulsos do braço de manivela 120 muda de zero para um, uma vez que o ciclo do braço de manivela 120 está concluída. Nos exemplos em que a contagem de pulsos começa em um, o processador 208 determina se o contador de pulsos do braço de manivela 120 mudou.

[0035] Se a contagem de pulsos do braço de manivela 120 é igual a zero, com base em dados a partir do primeiro sensor 128, o processador 208 inicializa o temporizador de novo 210 (bloco 602). No entanto, se a diferença de contagem de pulsos é maior do que zero, o processo de calibragem é iniciado (bloco 612). No bloco 614, o segundo sensor 130 determina uma primeira contagem de pulsos do motor 114 (bloco 614). Em outros exemplos, imediatamente após o processo de calibragem é iniciado, não é obtida a contagem de pulsos do motor. No bloco 616, com base nos dados do terceiro sensor 200, o processador 208 determina uma primeira posição da vareta polida 110 (bloco 616). O processador 208 associa então um valor de zero pulsos com a primeira posição da vareta polida 110 e armazena-os na memória 206 (bloco 618). Por exemplo, a contagem de pulsos pode ser armazenada numa primeira entrada 308 da segunda coluna 304 da tabela de referência 300 e a primeira posição da vareta polida 110 pode ser armazenado numa primeira entrada 310 da terceira coluna 306 da tabela de referência 300.

[0036] No bloco 620, o processador 208 inicia novamente e/ou inicializa o temporizador 210 (bloco 620). No bloco 622, processador 208 determina, por meio do temporizador 210, a quantidade de tempo decorrido desde que o temporizador 210 foi iniciado (bloco 622). No bloco 624, o processador 208 determina se o tempo decorrido for igual ou depois de um tempo predeterminado, tal como, por exemplo, cinquenta milissegundos (bloco 624). Se o processador 208 determina que o tempo decorrido for igual ou após o tempo pré-determinado, com base em dados a partir do segundo sensor 130, o processador 208 determina uma segunda e/ou contagem seguinte de pulsos do motor 114 (bloco 626).

[0037] No bloco 628, o processador 208 determina a diferença entre a segunda e/ou contagem seguinte de pulsos e a primeira contagem de pulsos (bloco 628). No bloco 630, com base nos dados do terceiro sensor 200, o processador 208 determina uma segunda e/ou posição seguinte da vareta polida 110 (bloco 630). No bloco 632, o processador 208 associa a diferença entre a primeira e a segunda contagem do pulso com a segunda posição e/ou a posição seguinte da vareta polida 110 e armazena os dados na memória 206. Por exemplo, a diferença da contagem de pulsos pode ser armazenada numa segunda entrada 312 da segunda coluna 304 da tabela de referência 300 e a segunda posição da vareta polida 110 pode ser armazenada numa segunda entrada 314 da terceira coluna 306 da tabela de referência 300.

[0038] No bloco 634, com base nos dados do primeiro sensor 128, o processador 208 determina a contagem de pulso do braço de manivela 120 (bloco 634). No bloco 636, o processador 208 determina se a diferença entre a contagem de pulsos atual do braço de manivela 120 e a contagem de pulsos inicial do braço de manivela 120 é maior do que um (bloco 636). Em alguns exemplos, a contagem de pulso do braço de manivela 120 muda se o braço de manivela 120 completa um ciclo. No bloco 638, os dados recolhidos, a tabela de referência gerada 300 e/ou os dados processados são armazenados na memória 206 (bloco 638). A tabela de referência gerados 300 podem ser usadas em combinação com os dados do primeiro e/ou segundo sensores 128, 130 para determinar a posição da vareta polida 120 quando a unidade de bombeamento 100 funciona continuamente.

[0039] As operações da FIG. 7, tal como a determinação da posição e/ou a carga transmitida sobre a vareta polida 210, pode ser realizada ao mesmo tempo de funcionamento contínuo do aparelho de bombeamento 100. O método da FIG. 7 começa com o processador 208 determinando uma contagem de pulsos inicial do braço de manivela 120 (bloco 701). O processador 208 inicia e/ou inicializa o temporizador 210 (bloco 702). No bloco 704, processador 208 determina, por meio do temporizador 210, a quantidade de tempo decorrido desde que o temporizador 210 foi iniciado (bloco 704). No bloco 706, o processador 208 determina se o tempo decorrido for igual ou depois de um tempo predeterminado, tal como, por exemplo, cinco segundos (bloco 706). O temporizador 210 pode ser utilizado para assegurar substancialmente de dados é obtido a partir do primeiro e/ou segundo sensores 128, 130 a frequências iguais. Se o processador 208 determina que o tempo for igual ou após o tempo pré-determinado, com base em dados a partir do segundo sensor 130, o processador 208 determina uma primeira contagem de pulso do motor 114 (bloco 708).

[0040] Com base nos dados do primeiro sensor 128, o processador 208 determina a contagem de pulso do braço de manivela 120 (bloco 710). No bloco 712, com base em dados a partir do primeiro sensor 128, o processador 208 determina se a diferença entre a contagem de pulsos atual do braço de manivela 120 e a contagem de pulsos inicial do braço de manivela 120 é superior a zero (bloco 712). Em alguns exemplos, a contagem de pulsos do braço de manivela 120 muda uma vez que o ciclo do braço de manivela 120 está concluída.

[0041] Se a diferença é maior do que zero, o processador 208 estabelece a contagem do pulso atual para a primeira contagem de pulsos (bloco 714). O processador 208 também pode ajustar a contagem de pulsos inicial do braço de manivela 120 e a contagem de pulsos atual do braço de manivela 120 (bloco 715). No bloco 716, o processador 208 determina a diferença entre a contagem de pulsos do motor atual e a primeira contagem de pulsos (bloco 716). No bloco 718, o processador 208 faz referência à tabela de referência 300 para identificar uma entrada na tabela de referência 300, que corresponde à diferença nas contagens motoras (bloco 718). Por exemplo, se a diferença na contagem de pulsos é zero, a entrada correspondente na tabela de referência 300 corresponde à entrada 308.

[0042] No bloco 720, o processador 208 utiliza a tabela de referência 300 e/ou a Equação 1 para determinar uma posição correspondente da vareta polida 110 (bloco 720). Por exemplo, se a diferença na contagem de pulsos é zero, a entrada correspondente para a posição da vareta polida 110 na tabela de referência 300 corresponde à entrada 310. Em alguns exemplos, a Equação 1 pode ser usada para determinar e/ou interpolar a posição da vareta polida 110, se, por exemplo, uma contagem de pulso particular do motor 114 não esteja listado na tabela de referência 300. No bloco 722, os dados que têm sido obtidos e/ou determinados são armazenados na memória 206 (bloco 722). Os dados armazenados podem ser utilizados pelo processador 208 para determinar a velocidade da vareta polida 110, a aceleração da vareta polida 110 e/ou para gerar uma bomba de vareta do cartão de dinamômetro, uma superfície do cartão dinamômetro, uma bomba do cartão dinamômetro, etc.

[0043] A FIG. 8 é um diagrama de blocos de um exemplo de plataforma de processador 800 capaz de executar as instruções para a implementação dos métodos das FIGS. 6 e 7 e/ou o aparelho da FIG. 2. A plataforma de processador 800 pode ser, por exemplo, um servidor, um computador pessoal, um dispositivo móvel (por exemplo, um telefone celular, um telefone inteligente, um tablet como um iPad™), um assistente pessoal digital (PDA), um aparelho de Internet, ou qualquer outro tipo de dispositivo de computação.

[0044] A plataforma do processador 800 do exemplo ilustrado inclui um processador 812. O processador 812 do exemplo ilustrado é de hardware. Por exemplo, o processador 812 pode ser implementado por um ou mais circuitos integrados, circuitos lógicos, microprocessadores ou controladores de qualquer família ou fabricante desejado.

[0045] O processador 812 do exemplo ilustrado inclui uma memória local 813 (por exemplo, um cache). O processador 812 do exemplo ilustrado, está em comunicação com uma memória principal incluindo uma memória volátil 814 e uma memória não volátil 816 através de um barramento 818. A memória volátil 814 pode ser implementada pela Memória de Acesso Randômico Dinâmico (SDRAM), Memória de Acesso Dinâmico Aleatório (DRAM), Memória de Acesso Aleatório Dinâmica da Rambus (RDRAM) e/ou qualquer outro tipo de dispositivo de memória de acesso aleatório. A memória não volátil 816 pode ser implementada pela memória flash e/ou qualquer outro tipo desejado do dispositivo de memória. O acesso à memória principal 814, 816 é controlado por um controlador de memória.

[0046] A plataforma do processador 800 do exemplo ilustrado também inclui um circuito de interface 820. O circuito de interface 820 pode ser implementado por qualquer tipo de padrão de interface, como uma interface Ethernet, um barramento serial universal (USB), e/ou uma interface PCI Express.

[0047] No exemplo ilustrado, um ou mais dispositivos de entrada 822 está ligado ao circuito de interface 820. O(s) dispositivo(s) de entrada 822 permite(m) que um usuário insira dados e comandos para o processador 1012. O(s) dispositivo(s) de entrada pode(m) ser implementado(s) por, por exemplo, um sensor de som, um microfone, um teclado, um botão, um mouse, uma tela sensível ao toque, um trackpad e/ou um trackball.

[0048] Um ou mais dispositivos de saída 824 estão também ligados ao circuito de interface 820 do exemplo ilustrado. Os dispositivos de saída 824 podem ser implementados, por exemplo, por dispositivos de visualização (por exemplo, um díodo emissor de luz (LED), um diodo orgânico emissor de luz (OLED), um mostrador de cristal líquido, um visor de tubo de raios catódicos (CRT), uma tela sensível ao toque, um dispositivo de saída táctil, um díodo emissor de luz (LED)). O circuito de interface 820 do exemplo ilustrado, assim, normalmente inclui um driver de placa gráfica, um chip controlador gráfico ou um processador do dispositivo do gráfico.

[0049] O circuito de interface 820 do exemplo ilustrado também inclui um dispositivo de comunicação, tal como um transmissor, um receptor, um transmissor- receptor, um modem e/ou cartão de interface de rede para facilitar a troca de dados com os aparelhos externos (por exemplo, dispositivos de qualquer tipo de computação) através de uma rede 826 (por exemplo, uma ligação Ethernet, uma linha de assinante digital (DSL), uma linha de telefone, cabo coaxial, um sistema de telefone celular, etc.).

[0050] A plataforma do processador 800 do exemplo ilustrado também inclui um ou mais dispositivos de armazenamento de massa 828 para armazenamento de programas e/ou dados. Exemplos de tais dispositivos de armazenamento em massa 828 incluem unidades de disquetes, discos rígidos, dispositivos de disco compacto, unidades de disco Blu-ray, sistemas RAID e leitores de discos digitais versáteis (DVD).

[0051] Instruções codificadas 832 para implementar os métodos das FIGS. 6 e 7 podem ser armazenadas no dispositivo de armazenamento de massa 828, na memória volátil 814, na memória não volátil 816, e/ou em um meio de armazenamento legível por computador tangível removível, como um CD ou DVD.

[0052] A partir do exposto, será apreciado que os métodos acima descritos, aparelhos e artigos de fabricação em resultado de uma determinação mais precisa da posição da vareta polida durante o funcionamento contínuo. Adicionalmente ou em alternativa, o primeiro, segundo e/ou terceiro sensores automaticamente determinam com precisão o valor do deslocamento de curso da bomba entre a posição do braço de manivela e a vareta polida durante os processos de calibração, resultando assim em uma determinação mais precisa da posição da vareta polida durante a operação contínua. Adicionalmente ou em alternativa, para calibrar um controlador de bomba de vareta usando os exemplos aqui revelados, não é necessária uma medição manual da unidade de bombeamento. Assim, a calibração de um controlador de bomba de vareta usando os exemplos aqui descritos requer menos tempo e é menos dispendioso do que alguns métodos conhecidos.

[0053] Como aqui estabelecido, um método de exemplo inclui mover uma vareta polida de uma unidade de bombeamento através de um primeiro ciclo da unidade de bombeamento através de um motor e a determinação dos primeiros valores de contagem de pulso do motor através do primeiro ciclo utilizando um primeiro sensor nos primeiros tempos, os primeiros tempos sendo substancialmente igualmente espaçados. O método também inclui a determinação de primeiros valores de posição da vareta polida através do primeiro ciclo utilizando um segundo sensor nos primeiros tempos e associando os primeiros valores de contagem de pulsos com os respectivos dos primeiros valores de posição para calibrar um processador da unidade de bombeamento.

[0054] Em alguns exemplos, o método também inclui a geração de uma tabela de referência, utilizando os primeiros valores de contagem de pulsos e os primeiros valores de posição obtidos nos primeiros tempos para mostrar uma correlação entre os primeiros valores de contagem de pulsos e os primeiros valores de posição. Em alguns exemplos, o método também inclui a remoção do segundo sensor e em operação contínua da unidade de bombeamento. Em alguns exemplos, o método também inclui a determinação segundo valores de posição da vareta polida em função do tempo, enquanto a unidade de bombeamento está em funcionamento contínuo utilizando a tabela de referência em associação com os dados a partir do primeiro sensor. Em alguns exemplos, os dados incluem a determinação segundo valores de contagem de pulso do motor através de um segundo ciclo com o primeiro sensor em segundos tempos.

[0055] Em alguns exemplos, o método também inclui a determinação de uma velocidade da vareta polida em função do tempo com base nos valores determinados segunda posição da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o método também inclui a determinação de uma aceleração da vareta polida em função do tempo com base nos valores determinados segunda posição da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o método também inclui a geração de um cartão dinamômetro com base nos valores determinados na segunda posição da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o cartão inclui um cartão dinamômetro numa superfície do cartão dinamômetro. Em alguns exemplos, o cartão dinamômetro inclui uma bomba do cartão dinamômetro.

[0056] Em alguns exemplos, a determinação dos primeiros valores de contagem de pulso compreende a detecção de um alvo sobre o motor através do primeiro sensor. Em alguns exemplos, um terceiro sensor monitoriza a conclusão do primeiro ciclo.

[0057] Um método exemplar inclui a calibração de um processador de uma unidade de bombeamento para gerar dados de calibração através da determinação de uma correlação entre os valores de contagem de pulso de um motor utilizando um primeiro sensor e uma posição de uma vareta polida utilizando um segundo sensor. O método inclui a remoção do segundo sensor da unidade de bombeamento, movendo a vareta polida da unidade de bombeamento através do motor de monitorização e uma posição de um braço de manivela para determinar quando um ciclo do braço de manivela está completo. O método inclui monitorização de um segundo pulso do motor através do ciclo usando um primeiro sensor e determina uma posição da vareta polida em função do tempo com base na monitorização da segunda contagem de pulso, e uma comparação com os dados de calibração.

[0058] Em alguns exemplos, o método também inclui a determinação de uma velocidade da vareta polida em função do tempo com base na determinada posição da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o método também inclui a determinação de uma aceleração da vareta polida em função do tempo com base na determinada posição da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o método também inclui a geração de um cartão dinamômetro com base na posição determinada da vareta polida em função do tempo. Em alguns exemplos, o cartão compreende um cartão dinamômetro numa superfície do cartão dinamômetro. Em alguns exemplos, o cartão dinamômetro inclui uma bomba do cartão dinamômetro. Em alguns exemplos, a determinação dos valores de contagem de pulso compreende a detecção de um alvo sobre o motor através do primeiro sensor.

[0059] Um aparelho de exemplo inclui um alojamento e um processador posicionado no alojamento. O processador é para receber primeiros valores de contagem de pulsos de um motor de uma unidade de bombeamento nos primeiros tempos através de um primeiro ciclo da unidade de bombeamento. Os primeiros tempos são substancialmente espaçados de forma incremental. O processador é para receber primeiros valores de posição de uma vareta polida da unidade de bombeamento através do primeiro ciclo, o processador para correlacionar as primeiras contagens de pulsos e as primeiras posições para calibrar a unidade de bombeamento. Em alguns exemplos, o aparelho compreende um controlador de bomba de vareta.

[0060] Embora certos métodos, aparelho e artigos de fabricação de exemplo tenham sido aqui divulgado, o escopo de cobertura desta patente não está limitado aos mesmos. Pelo contrário, esta patente cobre todos os métodos, aparelho e artigos de fabricação razoavelmente caindo dentro do escopo das reivindicações desta patente.

Claims

1. Método caracterizado pelo fato de compreender: mover uma vareta polida (110) de uma unidade de bombeamento (100) em relação a um poço (102) através de um primeiro ciclo da unidade de bombeamento usando um motor (114); determinar primeiros valores de contagem de pulso do motor através do primeiro ciclo utilizando um primeiro sensor (130) nos primeiros tempos, os primeiros tempos sendo igualmente espaçados; determinar os valores de primeira posição da vareta polida através do primeiro ciclo utilizando um segundo sensor (200) nos primeiros tempos, o segundo sensor (200) medindo diretamente a posição da vareta polida (110) ao longo de seu curso; associar os primeiros valores de contagem de pulsos com os respectivos valores de primeira posição para calibrar um processador da unidade de bombeamento; gerar uma tabela de referência (300), utilizando os primeiros valores de contagem de pulso e os valores de primeira posição obtidos nos primeiros tempos para mostrar uma correlação entre os primeiros valores de contagem de pulsos e os valores de primeira posição; remover o segundo sensor e operar continuamente a unidade de bombeamento; determinar os valores de segunda posição da vareta polida em função do tempo, enquanto a unidade de bombeamento está operando continuamente utilizando a tabela de referência em associação com os dados a partir do primeiro sensor; em que o primeiro sensor (130) detecta um ou mais alvos (202) acoplados ao motor (114) e/ou a um eixo do motor (114) quando o motor gira.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados incluem segundo valores de contagem de pulso do motor através de um segundo ciclo usando o primeiro sensor em segundos tempos.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda a determinação de uma velocidade da vareta polida em função do tempo com base nos valores determinados na segunda posição da vareta polida em função do tempo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda a determinação de uma aceleração da vareta polida em função do tempo com base nos valores determinados na segunda posição da vareta polida em função do tempo.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda a geração de um cartão dinamômetro (400, 500) com base nos valores determinados da segunda posição da vareta polida em função do tempo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o cartão dinamômetro compreende um cartão dinamômetro de superfície.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o cartão dinamômetro compreende um cartão dinamômetro de bomba.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que um terceiro sensor (128) monitora uma conclusão do primeiro ciclo.