FR2544377A1 - Appareil et procede pour detecter des problemes de pompe dans une unite de pompage de puits - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL POUR DETECTER DES PROBLEMES DANS DES UNITES DE POMPAGE DE PUITS, ET A DETERMINER LE TYPE DE PROBLEME. UN PREMIER TRANSDUCTEUR 24 PRODUIT UN SIGNAL REPRESENTATIF DE LA CHARGE IMPOSEE AU TRAIN 15 DE TIGES DE POMPAGE ET UN SECOND TRANSDUCTEUR 53 PRODUIT UN SIGNAL REPRESENTATIF DE LA POSITION DU TRAIN 15. CES SIGNAUX SONT UTILISES POUR PRODUIRE UN RELEVE DYNAMIQUE DE LA CHARGE EN FONCTION DE LA POSITION DES TIGES PENDANT QUE LA POMPE 16 TRAVAILLE NORMALEMENT. LE RELEVE DYNAMIQUE DE TRAVAIL EST COMPARE EN CONTINU AU RELEVE DYNAMIQUE NORMAL ET UN SIGNAL DE CHARGE DE TRAVAIL EST COMPARE EN CONTINU A UN SIGNAL DE CHARGE NORMAL DU TRAIN DE TIGES AFIN QUE DES PROBLEMES AFFECTANT LE SYSTEME DE POMPAGE SOIENT DETECTES ET QUE LE TYPE DE CES PROBLEMES SOIT DETERMINE, LE CAS ECHEANT. DOMAINE D'APPLICATION : PUITS A POMPAGE PAR TIGES.

Description

L'invention concerne un procédé et un appareil pour la surveillance du

fonctionnement d'unités de pompage

de puits à tiges de pompage, et elle a trait plus particu-

lièrement à un procédé et un appareil pour détecter la rupture d'une tige de pompage, ainsi que d'autres problèmes de pompe dans des puits utilisant des unités de pompage à tiges. Des unités de pompage du type à tiges de pompage sont largement utilisées dans l'industrie du pétrole pour extraire des fluides de puits pénétrant dans des formations souterraines De telles unités comprennent un train de tiges de pompage qui descend dans le puits, et des moyens situés à la surface et destinés à faire monter et descendre le train de tiges pour actionner le plongeur d'une pompe de fond Un type de ces unités est l'unité de pompage dite à "balancier" dont le train de tiges de pompage est suspendu, à la surface du puits, à une structure comprenant un support

sur lequel un balancier est monté de façon à pouvoir pivoter.

Le train de tiges de pompage est normalement relié à une extrémité du balancier dont l'autre extrémité est reliée à un générateur de force motrice tel qu'un moteur, par l'intermédiaire d'une transmission convenable à manivelle et bielle Dans cet agencement, le balancier et le train de tiges de pompage sont animés d'un mouvement alternatif

par le générateur de force motrice.

Divers défauts de fonctionnement tels qu'une usure des pompes, une rupture des tiges de pompage, un éclatement de la colonne et un blocage des clapets des pompes peuvent interrompre le pompage d'un fluide d'un puits Ces défauts de fonctionnement peuvent être dus à l'usure normale de l'équipement, à la nature du fluide

pompé ou à des conditions de pompage-anormales.

La rupture de tige est la séparation ou la cassure de tiges de pompage dans un puits pompé par tiges,

sous l'effet de causes telles que la corrosion, l'applica-

tion d'une charge impropre aux tiges et d'autres types de détérioration des tiges Ces défaillances peuvent être, soit des défaillances dues à des efforts de traction, soit des défaillances dues à la fatigue Lorsqu'une charge appliquée dépasse la résistance à la traction du train de tiges de pompage, un rétrécissement ou une réduction de

l'aire de la section peut se produire et le train de tiges.

se rompt au niveau du rétrécissement de la tige Ce type rare de défaillances peut apparaître lorsqu'une pompe est bloquée et qu'un effort trop important est imposé au train

de tiges.

Des défaillances par fatigue apparaissent dans l'acier des tiges de pompage sous l'application de charges inférieures à la résistance élastique de l'acier, lorsque ces charges sont appliquées périodiquement Des défaillances peuvent être dues à des variations du volume de fluide, du niveau du fluide, à la corrosivité du fluide pompé, à des variations de la longueur ou de la vitesse de la course

de pompage ou à d'autres causes.

Une détérioration mécanique de la tige de pompage peut entraîner une défaillance, soit des joints de tiges, soit du corps de tiges Cette détérioration peut être due aux manipulations physiques ou à l'assemblage du train de tiges, ou encore à un mouvement du train de tiges lors du cycle de pompage Le train de tiges est un long élément

flexible qui doit rester droit pendant le cycle de pompage.

Un mouvement latéral ou de côté constant du train de tiges engendre des fissures par contraintes et fatigue de la même manière qu'un fil soumis à des flexions répétées se rompt Une flexion peut également provoquer une défaillance d'une tige par suite d'un frottement de cette dernière contre

le cuvelage du puits.

La cause la plus nuisible de la flexion des tiges de pompage est le cognement du fluide Ce cognement

se produit lorsque le puits est épuisé, c'est-à-dire lors-

que le fluide est retiré du puits à un débit supérieur à

celui auquel du fluide passe de la formation dans le puits.

A ce moment, la partie du puits en exploitation contenant la pompe de fond ne se remplit que partiellement lors d'une course de montée du plongeur et, lorsque ce dernier redescend, il frappe ou "cogne" contre le fluide se trouvant dans le corps de travail de la pompe, secouant ainsi fortement l'ensen'able de l'unité de pompage Ces secousses provoquent la transmission d'ondes de choc par le train de tiges de

pompage, ce qui engendre des défaillances des accouple-

ments à manchon et extrémité mâle par flexion et surcharge, et accélère la fissuration par fatigue due aux piqûres de corrosion et aux détériorations mécaniques La rupture de tige peut se produire en un point quelconque de la longueur du train de tiges de pompage Lorsque la rupture apparaît

à la partie supérieure de la tige, sa détection est rela-

tivement aisée en raison du changement de poids présenté par la tige reliée au balancier, mais une rupture profonde dans le puits est difficile à détecter, car la variation

de poids de la tige peut être relativement faible.

La pompe de fond comprend un clapet fixe placé à l'extrémité inférieure de la pompe afin de permettre au fluide de pénétrer dans la pompe, et un plongeur qui monte

et descend pour refouler le fluide vers le haut du puits.

Un clapet de refoulement, monté sur le plongeur, permet au fluide de passer par-dessus le plongeur lors de sa course descendante et de permettre au plongeur de faire monter le fluide vers le haut du puits lors de la course

montante Si l'un ou l'autre des clapets se bloque en posi-

tion d'ouverture ou si le plongeur se bloque contre les parois latérales de la pompe, l'écoulement ascendant du fluide s'arrête et il peut en résulter une détérioration

rapide d'autres parties du système de pompage.

L'invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés pour détecter une rupture de tige et d'autres

problèmes de pompe dans une unité de pompage de puits com-

portant un train de-tiges de pompage et une unité motrice destinée à faire exécuter un mouvement alternatif au train de tiges pour produire un fluide d'un puits Une cellule de charge est montée entre le train de tiges de pompage et l'unité motrice afin de produire un signal représentatif de la charge imposée au train de tiges, et un transducteur est connecté de façon à générer un signal représentatif de la position du train de tiges Une carte dynamique de la position du train de tiges en fonction de la charge imposée à ce train de tiges, pour une exploitation convenable du puits, est obtenue et comparée aux cartes dynamiques tracées pendant la production du puits La plupart des problèmes de pompe provoquent une variation importante de l'aire de la carte dynamique et/ou une variation du niveau de la

charge -imposée au train de tiges et à la cellule de charge.

Si un problème de pompe doit apparaître, un ordinateur est utilisé de façon à comparer les caractéristiques de la carte dynamique de production aux caractéristiques de la carte dynamique normale et détermine le type général du problème à l'origine des caractéristiques anormales de la carte dynamique Un programme d'ordinateur agit sur ce dernier afin qu'il vérifie toutes aires anormales de cartes dynamiques et tous niveaux anormaux de charge par rapport à des aires de cartes dynamiques et des niveaux de charge résultant de problèmes de pompe connus, et il détermine

lesquels de ces problèmes affectent le système de pompage.

Lorsque des aires et/ou des niveaux de charge anormaux apparaissent, l'ordinateur arrête automatiquement le moteur de la pompe et produit un signal indiquant à un opérateur humain le type de défaut affectant le système de pompage

et ayant provoqué l'arrêt du moteur.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique d'un puits équipé d'une unité de pompage du type à tiges de pompage;

la figure 2 est un graphique montrant la posi-

tion en fonction de la charge d'une tige de la pompe pendant un cycle de fonctionnement normal; les figures 3 à 7 sont des graphiques donnant la position en fonction de la charge de la tige de la pompe lors de différents types de-problèmes se posant à la pompe;

la figure 8 est une coupe axiale à échelle agran-

die de la pompe de fond montrée sur la figure 1; la figure 9 illustre la relation entre les divers niveaux du signal de charge utilisés pour différencier plusieurs types de problèmes de pompe; les figures 10 A et 1 OB représentent un circuit de calculateur pouvant être utilisé dans l'appareil montré sur la figure 1;

la figure 11 est un schéma d'une matrice illus-

trant le fonctionnement d'automates programmables par logi-

ciel utilisés dans la présente invention; la figure 12 est un diagramme d'un automate programmable par logiciel typique utilisé dans la présente invention, ce diagramme illustrant les symboles utilisés pour cet automate;

la figure 13 est un schéma d'un système d'exploi-

tation à logiciel commuté par messages selon l'invention; la figure 14 est un schéma d'un ordonnanceur d'automates programmables par logiciel selon l'invention; les figures 15 et 16 sont des schémas simplifiés

montrant la circulation de données dans-le système d'exploi-

tation et un programme mathématique utilitaire de la pré-

sente invention; la figure 17 est un graphique montrant des

formes d'ondes typiques de position et de dérivée de posi-

tion utilisées dans l'appareil selon l'invention; la figure 18 illustre la relation entre des signaux de données lissés (filtrés) et des signaux de bruit (non filtrés), et elle montre les déphasages de signaux pouvant être considérés dans l'appareil selon l'invention la figure 19 est un diagramme de circulation de messages d'un discriminateur de course de la présente invention; la figure 20 est un diagramme d'états de logiciel du discriminateur de course de la présente invention; la figure 21 est un diagramme d'états de logiciel

d'un détecteur de dérivée de course de la présente inven-

tion; la figure 22 est un diagramme d'états de logiciel

de détecteurs d'extrémités de course de la présente inven-

tion la figure 23 est un diagramme d'états de logiciel d'un calculateur d'aire de course de la présente invention; la figure 24 illustre une procédure utilisée dans le calcul de l'aire interne d'une courbe de relevé dynamique d'un puits typique; la figure 25 est un diagramme de circulation

de messages montrant le mode de fonctionnement de l'appa-

reil représenté sur la figure 1 i;

la figure 26 est un diagramme d'états d'un détec-

teur de problèmes de pompe de la figure 25, utilisé pour détecter des problèmes de pompe de fond; et les figures 27 et 28 sont des organigrammes montrant la procédure pour déterminer le type de problèmes

de pompe apparaissant dans un puits.

La figure 1 représente une tête 10 d'un puits qui s'étend de la surface 11 du sol jusqu'à une formation souterraine productrice (non représentée) La tête de puits comprend les tronçons supérieurs d'un cuvelage 12 et d'un train 15 de tiges de pompage descendant jusqu'à

une pompe de fond 16 qui déplace un liquide vers la sur-

face o ce liquide passe dans une conduite d'écoulement

17 Le train 15 de tiges de pompage est suspendu à l'inté-

rieur du puits à un dispositif de support comprenant un support 18 et un balancier 22 qui est monté de façon à

pouvoir pivoter sur le support au moyen d'une broche 23.

Une cellule 24 de charge est montée entre l'extrémité supérieure du train 15 de tiges de pompage et l'extrémité inférieure d'un tronçon 28 de câble relié au balancier

22 au moyen d'un contrepoids ou tête de cheval 29.

Le balancier 22 est animé d'un mouvement alter-

natif par un générateur de force motrice tel qu'un moteur électrique 30 Ce générateur de force motrice entraîne le balancier par l'intermédiaire d'une transmission qui comprend une courroie 34 de transmission, une manivelle 35, un vilebrequin 36, un bras 37 de manivelle et une bielle 41 qui est articulée entre le bras de manivelle et le balancier au moyen de broches 42 et 43 L'extrémité extérieure du bras 37 de manivelle comporte un contrepoids 44 qui équilibre une partie de la charge imposée au train de tiges de pompage afin que le générateur de force motrice soit soumis à une charge plus constante L'extrémité inférieure du train 15 de tiges de pompage est reliée à la pompe 16 de fond qui peut être placée à une profondeur comprise entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de mètres au-dessous de la

surface 11 du sol.

La pompe 16 de fond (figures 1 et 8) comprend un corps cylindrique WB de travail fixé en position, à l'intérieur du cuvelage 12, par des coupelles de logement (non représentées) ou par d'autres moyens bien connus dans la technique Un plongeur P, renfermant un clapet TV de refoulement, monte et descend dans le corps WB de travail sous l'action du train 15 de tiges de pompage afin'de faire circuler un fluide vers le haut dans la colonne 12 lors de sa course de montée Un clapet fixe SV, situé à l'extrémité inférieure du corps WB de travail, permet au fluide de pénétrer dans une chambre C pendant la montée du plongeur P et retient le fluide à l'intérieur de la chambre C pendant la descente du plongeur P Le clapet TV de refoulement s'ouvre lorsque le plongeur descend afin de permettre au fluide de passer par-dessus le plongeur, et le clapet TV se ferme lorsque le plongeur est élevé de façon que le

fluide soit refoulé vers le haut dans la colonne 12.

La cellule de charge 24 produit un signal de sortie à courant continu qui est proportionnel à la charge

imposée au train 15 de tiges de pompage, et un convertis-

seur analogique/numérique 48 a transmet un signal numérique correspondant à un calculateur 49 a Un dispositif de mesure

de position ou transducteur 53 comprend un bras 54 d'action-

nement destiné à mesurer la position verticale du train 15

de tiges de pompage en produisant une tension qui est pro-

portionnelle à l'angle du balancier 22 et, par conséquent,

à la position du train 15 de tiges Le convertisseur numé-

rique/analogique 48 a convertit également le signal provenant du transducteur 53 en un signal numérique qui est utilisé par le calculateur 49 a Des signaux sont transmis du

calculateur 49 a à un calculateur 49 b par deux récepteurs-

émetteurs universels synchrones asynchrones (USART) 55 a,

b pour commander le fonctionnement d'un traceur XY 59.

Des instructions provenant d'une unité 60 à clavier et visuel et des signaux de sortie provenant de la cellule de charge 24 sont utilisés par le traceur XY pour produire

une courbe visible des caractéristiques du puits particu-

lier dans lequel le train de tiges travaille Le traceur 59 peut être utilisé pour observer le fonctionnement du

puits et pour la mise en place de l'équipement de surveil-

lance du puits Une fois la mise en place achevée, le traceur peut être déconnecté ou bien, si cela est souhaité, le traceur peut être totalement retiré et d'autres moyens destinés à la mise en place de l'équipement peuvent être utilisés Des signaux analogiques provenant du traceur XY

59 sont convertis en signaux numériques par un convertis-

seur analogique/numérique 48 b pour être utilisés par le calculateur 49 b et des signaux numériques provenant du calculateur 49 b sont convertis en signaux analogiques par un convertisseur numérique/analogique 61 afin d'être

utilisés par le traceur Le clavier 60 permet à un opéra-

*teur humain d'introduire diverses valeurs et diverses

instructions dans le calculateur 49 b.

Une courbe donnant la position en fonction de

la charge du train 15 de tiges (graphique ou relevé dyna-

mique) pour un cycle typique de fonctionnement du train de tiges lorsque le puits est rempli de fluide est montrée sur la figure 2 On peut voir que, lorsque l'extrémité supérieure du train de tiges exécute une course montante à partir de la position Xmin jusqu'à la position Xmax, la charge imposée à la cellule 24 s'élève jusqu'à une valeur maximale PPRL, puis elle revient approximativement à la valeur initiale Cette variation progressivede la charge appliquée à la cellule 24 (figure 1) est due en partie à la variation de longueur du train 15 de tiges et à la variation progressive de la vitesse verticale de la cellule de charge 24 et de l'extrémité supérieure du train de tiges Le train de tiges métallique peut avoir une longueur de plusieurs centaines de mètres et il s'étire sur une certaine distance lorsqu'un mouvement ascendant est appliqué à la cellule de charge 24 en même temps qu'une charge, telle qu'une longue colonne de fluide, s'exerce sur le plongeur P (figures 1 et 8) En conséquence, lors-

que le plongeur (figure 8) est situé-à l'extrémité infé-

rieure de la pompe 16, la cellule de charge 24 et l'extré-

mité supérieure du train 15 de tiges s'élèvent sur une

faible distance avant que le plongeur P commence son mou-

vement de montée, ce qui retarde de façon notable l'ac-

croissement de la charge appliquée à la cellule de charge

24 Cette dernière et le plongeur P augmentent progressi-

vement leur vitesse verticale et une valeur de "charge de crête des tiges polies" PPRL (figure 2) est atteinte lorsque la charge est tirée vers le haut par le tronçon de câble 28 Lorsque la cellule de charge 24 atteint sa position la plus haute, la charge appliquée à la cellule est approximativement égale à celle qui existait au début de la course de montée Sur la figure 2, la charge est indiquée en ordonnées (Y) et la position de la course en

abscisses (X) Le début d'une course de montée est indi-

qué en DM et le début d'une course de descente en DD.

Lorsque la cellule de charge 24 (figure 2) commence la course de descente, le clapet de refoulement s'ouvre, ce qui supprime la charge du train de tiges, de

sorte que la charge imposée à la cellule diminue rapide-

ment pendant que la cellule acquiert une certaine vitesse de

descente, puis la charge revient à une valeur approxima-

tivement égale à celle qu'elle avait au commencement de la course de montée Cette forme du relevé ou graphique dynamique n'est pas obtenue lorsqu'un problème de pompe existe dans le puits La plupart des problèmes de pompe entraînent une diminution notable de l'aire interne de

la courbe dynamique.

Lorsque les tiges de pompage se brisent dans le tronçon supérieur du train de tiges, l'aire du relevé dynamique diminue et la charge imposée à la cellule 24 de charge lors de la montée (figure 1) diminue, de sorte que l'on obtient le relevé dynamique de la figure 3, la charge minimale étant habituellement inférieure à la valeur MPRL de la figure 2 Ces variations sont dues à l'absence de la charge du fluide et à une diminution du poids imposé par les tiges à la cellule de charge 24 lorsque cette dernière s'élève Lorsque la rupture de tige se produit à proximité de la pompe 16 de fond, la courbe dynamique de la figure 3 apparait à un niveau plus élevé en raison du poids plus

important des longs tronçons du train 15 de tiges de pompage.

Un relevé dynamique analogue (figure 3) est obtenu en cas

de blocage du clapet de refoulement TV (figure 8) en posi-

tion d'ouverture, ou en cas de fuite dans le tronçon infé-

rieur du cuvelage 12, ou encore si le clapet de refoulement

TV et le clapet fixe SV sont tous les deux bloqués en posi-

tion d'ouverture.

Lorsque le plongeur P (figures 1 et 8) est bloqué, la charge imposée à la cellule 24 augmente de sorte que la courbe dynamique se situe à un niveau supérieur à la position de charge normale et apparait globalement comme

montré sur la figure 4.

Un puits à écoulement naturel produit une courbe dynamique telle que montrée sur la figure 5 et une pompe

bloquée par un tampon de gaz (vapeur) donne la courbe dyna-

mique montrée sur la figure 6 Lorsqu'une pompe atteint une usure telle que le plongeur P ne fait plus monter de fluide (figure 8), la courbe dynamique se présente comme

montré sur la figure 7.

Le calculateur 49 a (figure 1) surveille en con-

tinu l'aire de la courbe dynamique et les valeurs maximale et minimale de la charge afin de détecter tous problèmes pouvant affecter la pompe Le calculateur ou ordinateur arrête le puits lorsqu'un problème grave est détecté et il transmet une information indiquant à un opérateur humain

le type de problèmes ayant provoqué l'arrêt du puits.

Les figures 10 A, 10 B et 25 à 28 représentent en détail un procédé et un appareil pour surveiller le fonctionnement d'une-pompe En plaçant les figures 1 OA et 1 OB côte à côte de manière que les conducteurs partant du côté droit de la feuille de la figure 1 OA soient plongés par les conducteurs correspondants du côté gauche de la feuille de la figure 10 B, on obtient un schéma simplifié d'une forme

de réalisation des calculateurs 49 a et 49 b (figure 1).

La partie du système à calculateurs représentée sur la figure 10 A comprend un contrôleur 71 de moteur destiné à recevoir des signaux provenant de la cellule de charge 24 et du transducteur 53 et à utiliser ces signaux pour déterminer la séquence de commande du moteur 30 Le calculateur 49 b représenté sur la figure 1 OB comprend un contrôleur 72 de traceur destiné à utiliser les signaux de la cellule de charge et du transducteur, transmis par le calculateur 49 a, pour commander le traceur XY 59 Des signaux sont échangés entre le contrôleur 71 du moteur et

le contrôleur 72 du traceur par les deux fils d'inter-

connexion 66 et 67.

Chacun des contrôleurs 71, 72 comprend un pro-

cesseur central 73 a, 73 b, un contrôleur programmable 74 a, 74 b d'interruption, une interface programmable 75 a, 75 b

de périphériques et un décodeur de mémoire 76 a, 76 b connec-

tés pour échanger des informations et des instructions par un bus de système 80 a, 80 b Un processeur central 73 a, 73 b pouvant être utilisé dans la présente invention est le modèle 8088 fabriqué par la firme Intel Corporation, Santa Clara, Californie Une interface programmable 75 a, b de périphériques pouvant être utilisée est le modèle 8255 A et un contrôleur programmable 74 a, 74 b d'interruption

pouvant être utilisé est le modèle 8259 A, ces deux compo-

sants étant fabriqués par la firme Intel Corporation Un décodeur d'entrée/sortie 77 a, 77 b décode des signaux d'adresses pour permettre sélectivement aux interfaces 75 a, b de périphériques d'émettre des informations vers le

bus système 80 a, 80 b et d'en recevoir.

e Des impulsions d'horloge pour la-commande des processeurs centraux 73 a, 73 b sont produites par deux générateurs d'horloge 81 a, 81 b qui sont initialisés par deux générateurs 82 a, 82 b de "restauration de mise sous tension" Le générateur 82 a comprend également un circuit

de détection de panne d'alimentation avertissant que l'ali-

mentation du contrôleur est défaillante Un générateur d'horloge 81 a, 81 b pouvant être utilisé dans la présente invention est le modèle 8284 A produit par la firme Intel Corporation Deux dispositifs indicateurs 83 a, 83 b pro- duisent un affichage visuel d'une information provenant des interfaces 75 a, 75 b de périphériques Le dispositif indicateur 83 a comprend également plusieurs commutateurs permettant l'entrée d'informations dans le contrôleur du moteur Deux horloges 84 a, 84 b produisent des signaux de synchronisation commandant les contrôleurs 74 a, 74 b et une information est transmise entre le contrôleur 71 du moteur et le contrôleur 72 du traceur par les deux récepteurs-émetteurs universels synchrones asynchrones

(USART) 55 a, 55 b Un récepteur-émetteur de ce type, pou-

vant être utilisé dans la présente invention, est le modèle 8251 A produit par la firme Intel Corporation Les programmes pour la commande du contrôleur 71 du moteur et du contrôleur 72 du traceur sont mémorisés dans les mémoires mortes programmables 86 a, 86 b et des données à utiliser dans le système sont mémorisées dans des mémoires vives 87 a, 87 b Les données à conserver en cas de panne d'alimentation peuvent être mémorisées dans une mémoire vive rémanente 85 Une mémoire vive qui peut être utilisée dans la présente invention est le modèle IXD 2212 produit

par la firme XICOR, Inc, Milpitas, Californie Un condi-

tionneur 88 de charge/course (figure 10 A) amplifie et filtre les signaux transmis par la cellule de charge 24 et le transducteur 53 et il transmet les signaux lissés au bus 80 a par l'intermédiaire d'un multiplexeur 89 a et

du convertisseur analogique/numérique 48 a ' Deux conver-

tisseurs numériques/analogiques 61 a, 61 b (figure 10 B) produisent des signaux analogiques destinés à la commande

du traceur XY 59 en réponse à des signaux numériques par-

courant le bus système 80 b Un multiplexeur 89 b et le convertisseur analogique/numérique 48 b produisent des signaux numériques qui correspondent aux positions X et Y du traceur 59 Un convertisseur analogique/numérique pouvant être utilisé est le modèle AD 574 A fabriqué par

la firme Analog Devices.

Le déroulement général d'un procédé pour détec-

ter des problèmes de pompe à l'aide de l'appareil selon l'invention a été décrit en regard des figures 1 à 8 Une

description détaillée du procédé mettant en oeuvre le

contrôleur 71 du moteur et le contrôleur 72 du traceur pour déterminer la présence d'un problème de pompe dans le puits sera donnée en regard des figures 11 à 28 qui

offrent une base pour l'utilisation d'automates program-

mables par logiciel et pour leur mise en oeuvre dans l'exploitation de l'appareil des figures 1, 10 A et 10 B,

et ces figures 11 à 28 donnent des détails du fonctionne-

ment d'un programme d'ordinateur exécutant diverses opé-

rations réalisées par l'ordinateur montrées sur les figures 10 A et 10 B. Le programme du présent ordinateur est supporté par un système d'exploitation en temps réel possédant divers sous-programmes ou diverses "routines", qui ne sont pas orientés pour des applications, et qui sont conçus spécifiquement pour supporter des programmes établis en fonction du concept de l'automate programmable,

c'est-à-dire un programme d'états, commandé par entrées.

Certaines des routines sont des sous-routines, tandis que d'autres forment un module qui crée un environnement

simple, en temps réel, dans lequel des automates program-

mables par logiciel peuvent travailler Le système d'ex-

ploitation constitue un équipement dans lequel un groupe

d'automates programmables par logiciel peut travailler.

Un automate programmable par logiciel corres-

pond à un processus qu-i est exécuté sur le calculateur numérique à chaque fois qu'un message est transmis à l'automate Le processus n'est pas exécuté exactement de la même manière à chaque fois qu'un même message est transmis à l'automate, car le traitement à effectuer pour

tout message dépend de "l'état" de la machine, c'est-à-

dire de sa mémorisation de la totalité du traitement anté- rieur qui a été réalisé en réponse aux messages précédents.

L'état peut être de toute longueur, de huit bits à plusieurs

milliers de bits, suivant la complexité d'une machine donnée.

Etant donné l'état de la machine et le message en cours, la machine exécute un groupe donné de traitements qui est totalement prévisible Une machine peut être représentée sous la forme d'une matrice de processus, indexée par un

état et par un message, comme montré sur la figure 11.

Par exemple, si l'automate de la figue 11 reçoit un message numéro un Ml dans l'état un El, un processus PA est alors effectué Si le processus PA fait passer la machine à l'état

deux, E 2, un second message numéro un, Ml, venant immédiate-

ment après le premier message, fait apparaître un processus PD qui peut provoquer le passage de la machine à l'état

trois, E 3 Il n'est pas nécessaire qu'un processus provo-

que un changement d'état, bien qu'il puisse en être ainsi

dans de nombreux cas.

Un automate programmable par logiciel, lorsqu'il a achevé son processus défini par l'état et par le message, renvoie la commande au programme qui l'a appelé, à savoir

l'ordonnanceur d'automates qui sera décrit ci-dessous.

Pendant le processus donné, la machine n'est pas interrompue afin de laisser du temps de traitement à une autre machine

du même système Ainsi, la concordance des temps de trai-

tement entre une machine donnée et l'une quelconque de ses consoeurs dans le système s'effectue sur une base message par message, et cet environnement est appelé un système d'exploitation commuté par messages (MSOS) Aucun des processus d'automates n'est suspendu pour passer au processus d'une autre machine Par exemple, si un message trois, M 3, arrive dans un état un, El, un processus PC commence et finit avant que l'unité centrale de traitement 73 a (figure 10 A) puisse répondre, dans un état donné, au

message suivant d'un autre automate.

Certains événements peuvent provoquer la "sus-

pension" d'un processus d'automate Par exemple, une inter-

ruption asynchrone peut être enregistrée et traitée Une nécessité de l'environnement d'exploitation est que de tels événements matériels soient transformés en messages de logiciel pour être traités en ordre par un automate responsable Seul le traitement devant être effectué à l'instant exact de l'interruption est effectué, puis le processus de service d'interruption provoque la mise en place d'un indicateur ou drapeau de logiciel, achevant

le processus d'interruption Lorsque le système d'exploi-

tation note un drapeau asynchrone (sémaphore), il génère le message de logiciel devant être transmis à l'automate qui exécute le segment non critique, dans le temps, du traitement d'interruption Un exemple d'un tel processus est la collecte de données à des intervalles de temps précis Lorsque l'interruption d'horloge signale que des données doivent être collectées, elles sont lues de la manière demandée suivant le type des données, placées en file d'attente dans une zone de mémorisation pour être traitées ultérieurement, et un drapeau est mis en place Lorsque ce drapeau positionné est noté par le

système d'exploitation, un message de logiciel est pro-

duit, les données sont mémorisées et l'automate program-

mable, qui est responsable du traitement de ces données,

reçoit le message à un instant ultérieur.

Le système d'exploitation ne donne pas l'accès du processeur à un automate programmable sur une base de temps régulière, mais il n'est connecté au processeur

que pour pouvoir traiter un message Lorsque le traite-

ment d'un message est achevé, l'automate doit s'assurer qu'il obtiendra un autre message à un certain instant futur Ceci est effectué des manières suivantes: 1) Une autre machine émet un message à des

fins de synchronisation.

2) Une période de temps s'écoule, signalée par

un message d'horloge.

3) Des données en temps réel deviennent dis-

ponibles à partir d'une certaine file d'attente.

4) Une entrée, qui est interrogée, atteint

l'état souhaité et déclenche le message de logiciel.

) Une interruption est détectée et un message de logiciel est transmis pour informer l'automate de cet événement. Le seul moment o un automate ne peut se prendre en charge lui-même précède la réception de son premier message, de sorte que le système d'exploitation prend la responsabilité de déclencher le système en transmettant

à tous les automates programmables par logiciel, fonction-

nant dans ce système, un message d'initialisation appelé ici message "sous tension" (ST) Quel que soit l'état de

la machine, cette dernière répond par un processus prédé-

terminé et donné lorsqu'elle reçoit ce message, indépen-

damment de l'état de ladite machine.

Un moyen commode pour illustrer le fonctionne-

ment d'un automate programmable par logiciel est montré sur la figure 12 qui indique les symboles d'un automate et qui utilise les messages de la figure 11 pour effectuer certains des processus et arriver dans certains des états indiqués sur la figure 11 Si l'on suppose que la machine (figure 12) doit être initialement dans l'état un, la

réception du message Ml provoque l'exécution d'un proces-

sus PA en tant qu'action de transition pour le message un reçu dans l'état un, et fait également passer la machine dans l'état deux Dans l'état deux, la réception d'un message deux M 2 provoque le processus PE, ce qui a pour effet la transmission d'un message par la ligne de sortie SM vers un autre automate programmable, et le retour de l'automate dans l'état un Dans l'état un, la réception d'un message trois, M 3, provoque un processus

PC en tant qu'action de transition pour recevoir le mes-

sage trois dans l'état un, mais ne provoque pas de chan-

gement d'état de la machine Certains des autres états et processus montrés sur la figure 11 ne sont pas répétés sur la figure 12 pour plus de clarté Sur la figure 12,

la flèche F indique l'absence de changement d'état.

Un système d'exploitation commuté par message, du type montré sur la figure 13, comprend une procédure principale MP qui produit des signaux destinés à initialiser

le système, par l'intermédiaire d'une procédure d'initia-

lisation du système PIS, cette procédure consistant à

initialiser les divers éléments constitués par des inter-

ruptions, les horloges, l'ordonnanceur, les entrées, la saisie de données, les mémoires vives rémanentes, le programme mathématique utilitaire et les sorties, ainsi qu'à initialiser les blocs de message disponibles- BMDIS afin que la totalité de la mémoire dynamique soit placée

dans une file d'attente d'espace disponible pour la mémo-

risation de données La procédure appelle ensuite la pro-

cédure de temps de mise sous tension PTMT qui appelle

séquentiellement le traitement asynchrone TA, l'ordonnan-

ceur d'automates SMS et le traitement synchrone TS de façon

se répétant indéfiniment Tous les programmes d'inter-

ruption communiquent avec le programme de temps de mise sous tension au moyen de sémaphores Le programme de mise sous tension tourne indéfiniment, la délivrance de messages d'automates, une opération asynchrone et toutes les opérations synchrones étant commandées par l'horloge de temps réel à chaque cycle de la boucle Les opérations asynchrones qui peuvent se produire sont: l'entrée de données à partir d'une file d'attente de saisie de données

* en temps réel et des interruptions de lignes de communica-

tion pour introduire des caractères dans le système et pour les

sortir du système Dans l'opération asynchrone, des événe-

ments importants qui apparaissent provoquent la fixation d'un bloc de message disponible et sa transformation en un message à délivrer BMD pour tout automate programmable chargé du traitement de l'interruption particulière Etant donné que les données sont-en file d'attente au moment de la saisie, l'opération de transfert est asynchrone Si un traitement de données tombe après l'entrée de données, le système peut utiliser le temps compris entre les tops

d'horloge synchrones pour revenir sur les opérations néces-

saires Les détails de la circulation des données dans le traitement asynchrone du bloc DQ de la figure 13 sont montrés sur la figure 15 Des signaux provenant de la cellule de charge 24 et du transducteur 53 de course (figure 15) sont acquis par la procédure de données GET XY et sont transférés dans la file de données XY située dans la mémoire vive 87 a (figure 10 A), par la procédure PUT XY Q, en réponse à une interruption d'horloge de temps réel, et ils sont éliminés par la procédure GET XY Q. Une fois que les données ont été saisies, elles sont traitées par le programme mathématique utilitaire (indiqué en PM sur la figure 13) Le programme mathématique utilitaire accède aux valeurs brutes de course (X) et de charge (Y) et il lisse les valeurs de X et Y La valeur lissée de X (X) (figure 16) et la valeur lissée de Y (Y) sont obtenues par une technique de lissage par moyennes mobiles LMM dans laquelle les N dernières valeurs de X (ou Y) reçues sont additionnées et divisées par le nombre -de valeurs (n) afin que l'on obtienne une première valeur lissée Pour obtenir la valeur lissée suivante, X, la valeur la plus nouvelle est incorporée à la somme, tandis que la valeur reçue la plus ancienne des N dernières

valeurs n'est pas utilisée.

La dérivée première, 5 ', est ensuite calculée et X fait l'objet d'une correction de retard introduite par le calcul de la dérivée première afin que l'on obtienne comme résultat, Xlag Les valeurs de 3 X Ylag, Y' et Ylag

sont ensuite transmises à tous les automates ayant sous-

crit pour ces valeurs, à l'aide de la procédure "émission

de message" (PEM) (figure 14) de façon à placer ces mes-

sages sur la file d'attente de messages à délivrer.

La dérivée première est calculée par une méthode développée par A Savitzky et M Golay et décrite en détail pages 1627-1638 du numéro de Juillet 1964 du magazine

"Analytical Chemistry" Cette méthode utilise une adapta-

tion polynominale quadratique des moindres carrés d'un nombre

impair de points et un jeu correspondant d'entiers de con-

volution pour évaluer le point central La dérivée calculée correspond à la valeur du point milieu d'une fenêtre

d'observations équidistantes La valeur obtenue est iden-

tique à la meilleure adaptation des valeurs observées pour le polynôme quadratique A X 2 + A X + Ao O y A 2, A 1 et A O sont choisis de manière que, lorsque chaque X (pour le nombre de points de la fenêtre) est substitué dans cette

équation, le carré des différences entre les valeurs calcu-

lées y, et le nombre observé soit un minimum pour le nombre total d'observations (dimension de la fenêtre) Une fois

que A 2, A 1 et Ao sont trouvés, le point central est évalué.

Etant donné que la dérivée est évaluée au centre du groupe de données, un retard égal à la dimension de la fenêtre -1, diviséepar 2, est introduit Des détails -du programme mathématique utilitaire pour l'obtention des

valeurs È, Xlag, Y' et Ylag sont montrés sur la figure 16.

Le traitement synchrone effectue une interroga-

tion d'entrée de matériel, il assure la progression des horloges et la délivrance des signaux Lorsqu'une entrée, qu'un automate programmable quelconque demande d'interroger par l'intermédiare d'un appel de procédure, arrive à l'état souhaité tel qu'un état hors, un état en, un état supérieur à un niveau ou inférieur à un niveau, etc, un bloc de messages disponibles BMD est transmis en tant que message à l'automate demandeur, indiquant qu'une entrée donnée est dans l'état souhaité L'entrée n'est plus interrogée

avant qu'une autre demande n'apparaisse.

Le processus d'horloge est légèrement différent par le fait que la file d'attente d'horloge est constituée de blocs de messages servant de réceptacle pour la machine demandant le marquage du passage du temps et l'autre du jour lorsque le temps est achevé Lorsque-le temps est achevé, le bloc est retiré de la file d'attente d'horloge et placé en tant que messages sur la file d'attente de délivrance de messages Ainsi, toutes les responsabilités placées sur l'automate sont assumées dans le système d'exploitation par transfert de messages de logiciel et par l'utilisation d'indicateurs ou drapeaux et de files d'attente (sémaphores)

en temps réel.

Le premier élément du système d'exploitation (figure 13) est un programme destiné à délivrer un message à un automate (figures 13 et 14) Un message est un petit bloc de mémoire dynamique qui est en file d'attente pour

être délivré à un automate programmable désigné Ce pro-

gramme est appelé un ordonnanceur d'automate SMS et, comme ", montré en détail sur la figure 14, il choisit le message suivantde priorité la plus élevée, parmi les files d'attente de messages prêts à être délivrés BMD La machine recherche le code de désignation de l'automate mémorisé dans le message et elle utilise ce code pour sélectionner le pro-

gramme d'automate approprié à appeler à l'aide d'un poin-

teur P dirigé vers le bloc de message, en tant qu'entrée.

Le programme contient une mémoire d'états SM Avec le message et l'état, le processus approprié peut être délivré et exécuté, et le bloc de mémoire transféré de la file d'attente de délivrance à la file d'attente d'espace disponible pour une réutilisation ultérieure Deux exemples de données réutilisées sont des instructions pour émettre les messages ou pour régler les horloges Ces processus utilisent des blocs disponibles et les transforment en messages qui seront placés ultérieurement sur la file d'attente de délivrance de messages Les programmes tels que l'émetteur de message PEM et le programme de départ d'horloge DHL sont des programmes de service utilitaires

appelés par l'automate afin qu'il remplisse les respon-

sabilités indiquées précédemment Le programme ordonnanceur d'automate est le plus bas de la hiérarchie constituant

le cycle d'utilisation principal du système d'exploita-

tion Sur le diagramme de la figure 13, la relation entre l'ordonnanceur et le reste du système d'exploitation est montrée Sur la figure 14, la flèche IAM désigne une

information d'adresses de messages, la flèche PRM un poin-

teur de retard de message, et la flèche PNH un pointeur

de nom d'horloge.

Lorsque l'ordinateur montré sur les figures 1 OA et 10 B est mis sous tension, les générateurs 82 a et 82 b de restauration de mise sous tension produisent des signaux

qui restaurent les divers éléments matériels de l'ordina-

teur et provoquent l'exécution, par le processeur central 73 a, de la première instruction du programme d'ordinateur mémorisé dans la mémoire morte programmable 86 a Un message "sous tension" (ST) est transmis, de la manière décrite précédemment, à chacun des modules d'automate 91-93

(figure 25) de l'ordinateur et ces modules sont initialisés.

Les valeurs des signaux de charge provenant de la cellule de charge 24 (figure 10 A) et les valeurs des signaux de course provenant du transducteur 53 sont obtenues par le processeur 73 a, par l'intermédiaire du conditionneur 88 et du convertisseur 48 a, et elles sont mémorisées dans la mémoire vive 87 a (figures 10 A et 15) pour être utilisées par le discriminateur de course qui utilise ces signaux pour détecter des valeurs maximale et minimale de la charge et de la position des tiges Ces valeurs maximale et minimale de la charge et de la position des tiges sont disponibles pour d'autres modules d'automates, à la demande. Le discriminateur 93 de course (figure 25) et son mode de fonctionnement sont décrits en regard des figures 17 à 24 o une courbe 104 (figure 18) montre une dérivée brute typique de la position, par rapport au temps, du train de tiges 15 (figure 1), et la courbe 105 montre la même dérivée, lissée Une moyenne de plusieurs valeurs de la dérivée brute, à partir d'une séquence minutée de valeurs, est utilisée pour l'obtention de la dérivée lissée de façon à provoquer un retard entre la phase de la dérivée lissée et celle de la dérivée brute, comme montré sur la figure 18 La dérivée lissée et en retard est utilisée par un détecteur 109 de dérivée de course (figure 19) pour

obtenir le maximum et le minimum de la valeur de course.

Une fois que les valeurs maximale et minimale sont obtenues, le système s'arrête, recherchant une autre valeur extrême pendant un "temps de suppression "prédéterminé afin de réduire le temps réel de traitement de moyenne par le détecteur de dérivée de course Le temps de suppression renforce également l'insensibilité du système de course aux parasites présents dans les données d'entrée provenant

du transducteur 53 de course (figure 1).

Plusieurs messages de logiciel arrivent au discriminateur de course, en provenance du système de détection de problème de pompe et d'autres machines qui ne sont pas voisines dans la hiérarchie des automates Ces messages comprennent un message "sous tension" (ST) commun à toutes les machines, des messages de départ et d'arrêt

"START" et "STOP" provenant d'autres machines qui deman-

dent un rapport du point bas de la course, une note du point haut de la course, des rapports des crêtes de X et Y

(extrêmes de course et de charge) et des rapports d'aire.

Les messages des dérivées Xlag, Ylag et X sont reçus du

programme mathématique utilitaire.

Le discriminateur de course 93 (figure 19) communique directement avec le programme 91 superviseur paupe et avec le détecteur subordonné 109 de dérivée de

course, un calculateur 110 d'aire de course et un détec-

teur 111 de valeurs extrêmes de course Le détecteur 111 utilise les valeurs brutes des signaux provenant de la cellule de charge 24 (figure 1) et du transducteur 53 de position pour déterminer les valeurs Xmax, Xmin, Ymax et Ymin Le calculateur 110 d'aire intègre l'aire de la courbe dynamique (figure 2), et le discriminateur 93 de

course dirige le fonctionnement des autres automates 109-

111 montrés sur la figure 19.

Après que le programme superviseur de pompe 91 (figure 19) a mis en marche le moteur 30 (figure 1), un message "moteur en marche" MEM et un message de rapport

de départ de point mort bas (BDC) (c'est-à-dire une ins-

cription pour le début d'un rapport de course de descente)

(figure 19) sont transmis au discriminateur 93 de course.

Ce dernier attend trois secondes pour permettre la mesure

des parasites du signal de course et il transmet un mes-

sage de début "START" aux automates 109-111 afin de sur-

veiller le fonctionnement du puits Si un problème de pompe est détecté pendant l'opération de surveillance, un signal d'alarme est transmis au programme superviseur de pompe 91 qui arrête le moteur et qui transmet un signal d'arrêt de

moteur SAM au discriminateur de course.

Lorsque le discriminateur de course 93 reçoit

un signal de moteur en marche provenant du programme super-

viseur de pompe 91, il produit un signal de début "START" qui agit sur le détecteur 109 de dérivée de course de façon qu'il mesure les parasites du signal dérivé de course

pendant une période de temporisation de marche de 3 secon-

des A la fin de la période de 3 secondes, le détecteur 109 de dérivée utilise le bruit mesuré et les signaux de course pour produire des signaux de course de montée et de course de descente (SCM et SCD, respectivement) jusqu'à ce que le discriminateur 93 de course transmette un message d'arrêt "STOP" au détecteur de dérivée Les

courses montante et descendante sont désignées, respec-

tivement, CM et CD -

Le détecteur 111 de valeurs extrêmes de course (figure 19) établit une position de course minimale, une

charge à la course minimale, une position de course maxi-

male, une charge à la course maximale; une charge mini-

male, une position de course à la charge minimale, une charge maximale et une position de course à la charge maximale à chaque fois qu'une demande d'état DET est reçue du discriminateur 93 de course Au moment o la demande d'état est reçue, une restauration se produit et le calcul

d'un nouveau jeu de valeurs extrêmes commence Ce proces-

sus se poursuit jusqu'à ce qu'un signal d'arrêt "STOP" soit reçu par le détecteur 111 de valeurs extrêmes de

course, ce signal provenant du discriminateur 93 de course.

Lorsque le calculateur 110 d'aire de course

(figure 19) reçoit un signal de départ "START" du discri-

minateur 93 de course, il reçoit des rapports RAP de bas et d'extrêmes qui sont utilisés pour calculer l'aire de la charge de la course montante et l'aire totale du relevé dynamique (figure 2) Le rapport d'aires est indiqué en aire AP Les valeurs calculées des aires sont transmises du calculateur 110 d'aire au discriminateur 93 de course

en réponse à un signal de demande d'état DET.

Lorsqu'un signal sous tension-ST est reçu par le discriminateur de course (en A sur la figure 20), sa mémoire est initialisée et des listes de diffusion LDF des automates qui demandent à recevoir des rapports sont préparées Lorsque le signal moteur en marche MEM est

reçu en B du programme superviseur de pompe, le discrimina-

teur de course (figure 20) passe de l'état d'arrêt du moteur (SAM) à l'état de mise en marche du moteur, déclenche une minuterie MIN de trois secondes et transmet un message de mesure de bruit MES X' de départ au détecteur de dérivée pour qu'il commence sa mesure des bruits sur la dérivée

de la course pendant cette période de trois secondes.

Lorsque la minuterie de temporisation de trois secondes du moteur en marche (TEM) a expiré (en C), le détecteur 109 de dérivée (figure 19), le calculateur 110 d'aire de course et le détecteur 111 de valeurs extrêmes de course reçoivent des messages de départ "START" et le compte BDC est remis à zéro La position BDC est le point mort bas de l'extrémité de gauche du balancier 22 (figure 1) et elle correspond au début de la course de descente du train 15 de tiges de pompage Un signal de rapport de

départ (en G sur la figure 20) provenant de l'un quelcon-

que des automates place la machine demandante sur la liste de diffusion spécifiée si elle ne s'y trouve pas déjà Un signal de rapport d'arrêt (en F) provenant de l'un quelconque des automates retire la machine demandante

de la liste de diffusion spécifiée.

Lorsqu'un signal "haut" (en H sur la figure 20) est reçu du détecteur de dérivée, dans l'état de moteur en marche, si le compte BDC est inférieur à 2, il est

incrémenté Une demande d'état DET est transmise au -

détecteur 111 de valeurs extrêmes (figure 19) et un rapport BDC est transmis à tous les automates ayant souscrit, par l'intermédiaire d'un message de rapport de départ BDC, comme indiqué précédemment Lorsqu'un signal bas (en I sur la figure 20) est reçu du détecteur de dérivée dans l'état de moteur en marche, un rapport TDC (point mort haut par rapport à l'extrémité extérieure du balancier) est transmis à tous les automates ayant souscrit pour un tel rapport Un message bas est également transmis au calculateur 110 d'aire de course (figure 19) Lorsqu'un message d'extrêmes (en J sur la figure 20) est reçu du

détecteur 111 d'extrêmes de course (figure 19) dans l'état-

de marche du moteur, un message d'extrêmes est transmis au calculateur d'aire de course, une demande d'état DET est transmise également à ce calculateur d'aire de course,

et un rapport de pointe RPP est transmis à tous les auto-

mates ayant souscrit si le compte BDC est d'au moins deux.

Lorsqu'un rapport d'aire RAP (indiqué en K sur la figure ) est reçu du calculateur d'aire dans l'état moteur en

marche, un rapport d'aire est transmis à tous les auto-

mates ayant souscrit si le compte BDC est d'au moins deux.

Le détecteur 109 de dérivée de course (figure 19) identifie les positions de course maximale et minimale par le passage par zéro de la première dérivée du signal de course (figure 17) provenant du transducteur 53 de course (figure 1) La première étape de l'opération consiste à déterminer une bande morte ou bande de bruit autour de la valeur de passage par zéro (X' = 0) comme montré sur les figures 17 et 18 Une valeur de bruit "d" est une

différence maximale entre XI provenant du programme mathé-

matique utilitaire et la valeur X' lissée par une moyenne mobile à quinze points, détectée pendant la période de

surveillance de trois secondes et corrigée en déphasage.

La bande de bruit est utilisée pour déterminer qu'une position de point mort haut (TDC) a été atteinte lorsque X' est supérieur à +d et qu'une position de point mort bas (BDC) a été atteinte lorsque X' est inférieur à -d L'opé ration du détecteur 109 de dérivée de course (figure 19) est décrite en détail sur le diagramme d'états de la figure 21 Lorsque le système produit un signal sous tension ST

(en A sur la figure 21), le détecteur de dérivée est ini-

tialisé et il demande un rapport de X' provenant du pro-

gramme mathématique utilitaire (figure 19) Le détecteur de dérivée établit également un temps d'occultation TOC

de deux secondes A ce moment, un signal suivant de com-

mencement de mesure de bruit X' (signal MES XI) provenant du discriminateur de course met en marche le détecteur de dérivée (en B sur la figure 21) Un lissage de X' par

moyenne mobile sur quinze points est déclenché en utili-

sant, comme valeur de départ, la dernière valeur précédente de la dérivée et avec le bruit maximal réglé à une valeur zéro. Le signal du message de début de mesure de bruit X' (en B sur la figure 21) fait passer le détecteur

de dérivée dans l'état de surveillance de bruit X' ( 2).

Lorsqu'une valeur X est reçue du programme mathématique utilitaire, elle est lissée La valeur absolue de la différence entre les valeurs lissée et brute de X' est ensuite calculée Si cette valeur est supérieure à la valeur de bruit maximale, le bruit maximal est réglé à cette valeur Lorsqu'un signal de départ "START" est reçu du discriminateur de course (en E sur la figure 21) indiquant que la période de mesure de bruit de trois secondes est finie, la bande de bruit zéro X' est réglée (figures 17 et 18) La valeur de bruit maximal est ensuite augmentée d'une marche de sécurité de 10 % et -d est réglé à la valeur de bruit maximal négative et +d est réglé à la valeur de bruit maximal positive

(figure 18).

Si la dernière valeur X' reçue (DER X') est supérieure à zéro, on passe à l'état d'accroissement ACC Cependant, si la dernière valeur X est inférieure à zéro, on passe à l'état de décroissement (DEC) Le détecteur de dérivée surveille alors les valeurs de X' pour détecter les extrémités supérieure et inférieure de

la course (figure 17).

Le déroulement de la détection du début de la course montante (états 3, puis 5, puis 8, puis 4 sur la figure 21) est le même (sauf le sens de progression) que le déroulement de la détection du début de la coursedescendante, qui progresse de l'état 4 à l'état 6 à l'état 7 à l'état 3, de sorte que seules les opérations

de détection seront décrites ici.

Lorsque le détecteur de dérivée de course est dans l'état décroissant (en 3 sur la figure 21) et qu'une valeur X' est reçue du programme mathématique utilitaire (MATH), la valeur X' fait l'objet d'une vérification par comparaison avec l'extrémité supérieure de la bande de bruit +d Si la valeur X' est inférieure à +d, aucune action n'est entreprise et le détecteur du discriminateur

de course reste dans l'état 3 Cependant, si X' est supé-

rieur +d, le signal est alors passé par la bande X' zéro dans le sens croissant et, par conséquent, a pu détecter la pointe de position négative (TDC ou fin de course descendante et début de course montante) Cependant, il

est possible que le bruit ait provoqué une fausse détec-

tion, et, par conséquent, une minuterie à trois points (temps nécessaire pour-saisir trois points de données à la fréquence de saisie des données) est déclenchée et on passe à l'état 5 (figure 21) Les valeurs X' sont enregistrées dans cet état pendant le temps nécessaire pour collecter les trois points de données Lorsque ce temps a expiré, X' est de nouveau comparé à +d et si X' est inférieur à +d, un signal transitoire de bruit est apparu La bande de bruit zéro entre +d et -d est élargie de 10 % ou d'un compte égal à un, selon que l'une ou

l'autre de ces valeurs est la plus grande, et le détec-

teur du discriminateur de course revient à l'état 3.

Cependant, si X' est supérieur à la valeur d, une pointe de position négative a été détectée (TDC) Une minuterie d'occultation-est déclenchée, on passe à l'état 8 et

un message de course descendante est transmis au discri-

minateur 93 de course (figure 19) Pendant le temps d'oc-

cultation, la valeur X' n'est pas soumisesà comparaison.

En raison de la nature périodique de la course de la pompe, aucune autre pointe n'est prévue avant l'écoulement d'un temps minimal connu L'utilisation du temps d'occultation améliore l'immunité aux bruits du détecteur Lorsque le temps d'occultation a expiré, le programme mathématique portant sur X' est recommencée l'état d'accroissement

( 4) est établi et le système recherche la pointe de posi-

tion positive Le processus est le même que celui décrit ci-dessus, hormis le sens de la comparaison, comme indiqué

précédemment La fin d'occultation est indiquée en FOCCO.

Des détails du détecteur 111 de valeurs extrêmes de course (figure 19), qui détectent les valeurs Xmax, Xmin, Ymax et Ymin, sont donnés sur le diagramme de la figure 20 représentant les états du détecteur de valeurs extrêmes de course Lors de la mise sous tension, le détecteur des valeurs extrêmes de la course passe dans l'état inactif ( 1 sur la figure 22) En réponse à un signal de départ C en B) provenant du discriminateur de course 93 <figure 19), le traitement mathématique des valeurs Xlag et Ylag commence et les valeurs extrêmes sont initialisées Lors de l'initialisation des valeurs extrêmes de la course, Xmin est établi à la valeur positive mnaximale utilisée 1 o dans le détecteur, Y,à Xmin, est réglé à la valeur zéro, Xmax est réglé à la valeur zéro et Y, à Xmax, est réglé

à la valeur zéro.

Le détecteur de valeurs extrêmes de course (en C sur la figure 22) utilise le signal Xlag provenant du programme mathématique utilitaire (figure 19) pour calculer des valeurs mises à jour de Xmax et Xmin et il

utilise les signaux Ylag (en D sur la figure 22) pour cal-

ci-ler les valeurs mises à jour de Ymax et Ymin Les signaux Xlarg et Ylag correspondent à des valeurs entières Les valeurs maximales et minimales mises à jour de X et Y

sont calculées comme suit Si la valeur X reçue est supé-

rieure à Xmax, cette valeur Xmax est donnée à la valeur

X reçue et Y, à Xmax, est réglé à la valeur Y correspon-

dante Le même processus est effectué pour Ymax Si la 2)5 valeur X reçue est inférieure à Xmin, cette dernière valeur est donnée à la 'valeur X reçue et Y, à Xmin, est établi à la valeur Y correspondante Le même processus

est suivi pour Ymin Ces valeurs sont transmises au dis-

criminateur de course 93 (figure 25) en réponse à une demande d'état DET (en E sur la figure 22) et les valeurs

extrêmes sont alors initialisées.

Le détecteur 110 d'aire de course (figure 19) calcule l'aire totale de la courbe dynamique et l'aire moyenne de la course de-montée (figure 2 > sous la commande du discriminateur 93 de course Lorsqu'un message sous tension ST est reçu (en A sur la figure 23), l'aire totale de la courbe du rapport d'état et l'aire moyenne de la course montante sont établies à une valeur zéro Lorsqu'un message de départ "START" est reçu du discriminateur de course, le calculateur d'aire de course passe dans "l'état d'attente du premier rapport" ( 2) Lorsqu'un signal de début de course montante (D) ou de début de rapport de course descendante (C) est reçu dans l'état d'attente du premier rapport, l'état approprié, 3 ou 4, est établi, en attente des valeurs extrêmes, et les paramètres sont initialisés L'index tampon (figure 24) et l'aire totale sont établis à une valeur initiale zéro et le traitement mathématique est amorcé A la réception des valeurs Ylag

(charge), ces valeurs sont traitées de la manière déter-

minée par l'état du calculateur d'aire (course montante

CM ou course descendante CD).

Des détails du procédé et du dispositif de calcul de l'aire totale de la courbe dynamique sont donnés sur la figure 24 o les valeurs de charge Ul Un sont échantillonnées à intervalles réguliers pendant la course de montée et mémorisées dans des positions de mémoire Ml-Mn d'une mémoire tampon de charge LB 1 Au début de chaque course montante (indiqué en DM sur la figure 24), un index Il est placé à zéro afin d'être dirigé vers la position Ml du tampon LB 1 de la mémoire vive 87 a (figure 1 OA) et l'aire totale est réglée à zéro A intervalles réguliers de la course montante CM, les valeurs de charge Ul-Un sont échantillonnées et placées chacune dans l'une des positions Ml-Mn de la mémoire tampon LB 1, sous la direction de l'index Il L'index est incrémenté vers la position suivante après

chaque introduction en mémoire.

Les valeurs de charge provenant des positions de mémoire Ml-Mn sont additionnées pour donner une valeur qui est proportionnelle à l'aire de la courbe dynamique

comprise au-dessous de la partie montante de la courbe.

Cette valeur d'aire de la course montante peut être utilisée pour établir une distinction entre différents types de problèmes de pompe, tels que la différence entre le relevé dynamique de "tige rompue" de la figure 3 et le relevé dynamique d'un "bouchon de gaz" de la figure 6 Le relevé dynamique du bouchon de gaz est plus proche de la ligne PPRL et la courbe de la course montante donne une aire plus grande que celle obtenue avec le relevé dynamique

de tige brisée.

L'aire comprise entre la courbe de la course montante et la courbe de la course descendante est utilisée pour effectuer une distinction entre d'autres types de problèmes de pompe à l'aide des valeurs de charge de la course montante Ul-Un et des valeurs de charge de la course descendante L 1-Ln Lors de la course descendante CD, à-la réception de chaque nouvelle valeur de charge, l'index Il est décrémenté, chacune des valeurs de charge inférieures Ln-L 1 est soustraite des valeurs de charge supérieures correspondantes Un-Ul, la différence est enregistrée dans la mémoire tampon LB 1 et les valeurs de différence sont utilisées pour calculer l'aire du relevé dynamique par découpage de ce dernier en petites bandes verticales, calcul de l'aire de chaque bande et addition de ces aires des bandes pour donner l'aire totale Par exemple, la valeur de charge inférieure L 14 (figure 24)

est soustraite de la valeur de charge supérieure corres-

pondante U 14 et elle est multipliée par la largeur com-

prise entre les limites B 13 et B 14 pour donner l'aire

de la bande A 14 Etant donné que seules les aires rela-

tives du relevé dynamique entre des conditions de puits différentes sont nécessaires, la largeur de chaque bande peut être supposée avoir une valeur égale à 1, quand bien même les largeurs des bandes varient d'une partie du relevé à une autre Chaque bande, telle que la bande A 14, présente sensiblement la même largeur à chaque fois

que les valeurs de charge sont échantillonnées.

Les bandes d'aire (figure 24) sont représentées comme étant relativement larges pour simplifier le dessin; mais un nombre plus grand d'échantillons de charge, donnant des bandes plus étroites, peut être utilisé pour augmenter la précision des calculs Lorsque l'on suppose une largeur

de bande égale à 1, il est nécessaire de soustraire simple-

ment chacune des valeurs de charge Ll-Ln des valeurs de charge correspondantes Ul-Un pour obtenir l'aire de chaque bande. Le message "sous tension" ST agit également sur le module 91 d'automate programmable par logiciel du programme

de gestion de pompe (figure 25) afin qu'il provoque l'ali-

mentation du moteur 30 de la pompe (figure 10 A) par l'inter-

médiaire de l'interface 75 a et d'un relais 98 du moteur.

Un message "sous tension" ST transmis au détecteur 92 de

problème de pompe (en A sur la figure 26) place cet auto-

mate dans l'état d'attente de départ ( 1) Le moteur 30 (figure 1) fait exécuter au train 15 de tiges de pompage un nombre prédéterminé de cycles de suppression de mise

en route pour permettre au niveau du fluide de se stabili-

ser dans le puits, puis le module 91 de programme de ges-

tion de la pompe (figure 25) transmet un message de départ "START" au détecteur 92 de problème de pompe, ce qui fait passer ce détecteur (B sur la figure 26) de l'état "attente de départ" à l'état d'étalonnage ( 2) si un étalonnage n'a pas été effectué précédemment Si le détecteur de problème

de pompe a été étalonné, il passe dans l'état "surveil-

lance de problème de pompe" ( 3).

Pendant l'étalonnage, le discriminateur 93 de course (figures 25 et 26) transmet un rapport d'aire RAP au détecteur 92 de problème de pompe au début de chaque course descendante Ce rapport d'aire comprend l'aire totale de la courbe dynamique et l'aire moyenne de la course montante La période d'étalonnage du détecteur de

problème de pompe comprend un intervalle complet de pom-

page de la mise en marche du moteur jusqu'à l'arrêt du moteur Pendant cette période d'étalonnage, l'aire moyenne de la course montante C Ma M est vérifiée à chaque cycle des tiges de pompage et des valeurs maximale VMAX et minimale V Ml de marche sont sauvegardées (figure 9) dans une mémoire rémanente 85 (figure 10 A) pour être utilisées pour la surveillance de problèmes de pompe lors de la mise en marche suivante du moteur 30 de-la pompe Cette technique d'étalonnage permet au détecteur-de problème de pompe de s'adapter automatiquement de lui-même à un nombre

quelconque de puits.

Après que le détecteur 92 de problème de pompe

(figure 25) s'est étalonné lui-même, il commence sa sur-

veillance pour la détection des problèmes de pompe

la réception du message suivant "START" Le seuil d'acti-

vation du détecteur SAD et le seuil de détection SDE (figure 9) sont établis à l'aide des valeurs maximales de la charge moyenne de la course de montée (VMAX) et des valeurs minimales de la charge moyenne de la course de montée (VMIN) provenant de la mémoire rémanente 85 (figure 1 OA) La charge moyenne de la course de montée (figure 9) est d'abord déterminée par calcul de la moyenne arithmétique des valeurs de charge maximale moyenne de la course de montée et de charge minimale moyenne de la course de montée Ensuite, la valeur de delta est calculée en tant que différence entre la valeur maximale moyenne de la course de montée et la valeur minimale moyenne de la course de montée La valeur de seuil d'activation SAD est alors établie comme étant le minimum d'un pourcentage fixe de la valeur moyenne (tel que 80 %) ou la moyenne de la charge de la course-de montée moins une première constante (Kl) multipliée par la valeur de delta, et le seuil de détection SDE est établi comme étant la valeur moyenne de la charge de la course de montée moins une

seconde constante (K 2) multipliée par la valeur delta.

Les valeurs de Kl et K 2 ont été déterminées expérimentalement, dans les conditions d'utilisation,

et elles ont été choisies comme étant égales, respective-

ment, à 6 et à 8 La constante X 2 doit avoir une valeur supérieure d'au moins une unité à la valeur de Kl pour donner un hystérésis au moins égal à la valeur de delta entre les niveaux de seuil d'activation et de seuil de détection Les seuils d'activation et de détection sont établis en fonction de la stabilité de la charge de la course montante pour le puits dans lequel la présente invention est utilisée En cas de variation très faible de la valeur normale de la charge à la course montante, les seuils peuvent être réglés à des valeurs proches des valeurs réelles de travail afin que l'on obtienne une haute sensibilité de détection En cas de variations importantes de la valeur utile de la charge à la course montante, les seuils sont davantage éloignés des valeurs

réelles et la sensibilité est moindre.

Pendant la période de surveillance, le rapport d'aire RAP est reçu du discriminateur de course 93 (figures et 26) au début de chaque course de descente et la

valeur de charge de la course de montée est sauvegardée.

A ce moment, les valeurs de charge minimale et maximale sont mises à jour Si la charge moyenne actuelle de la course de montée est supérieure au seuil d'activation

(figure 9), le détecteur de problème de pompe est déclenché.

L'incorporation du seuil d'activation empêche une fausse détection en cas d'arrêt de la pompe du puits pendant un intervalle de temps important, ayant pour résultat un

niveau statique élevé du fluide (figure S) et, par consé-

quent, une valeur réduite de la charge de la course de montée Ceci s'applique également à la détection d'une

rupture de tige à grande profondeur dans un puits plein.

Le détecteur est validé lorsque la pompe est mise en marche, et l'aire de la course de montée est

normalement égale ou supérieure au seuil d'activation.

Toute brusque diminution de l'aire de la course de montée par suite de l'un des problèmes de pompe précités est aisément détectée Cependant, si la pompe est mise en marche dans un puits plein alors que l'aire de la course

de montée est déjà notablement réduite jusqu'à une posi-

tion inférieure au seuil d'activation, le détecteur n'est

pas déclenché et aucune fausse détection ne se produit.

Cette condition peut être indiquée comme étant un problème possible de pompe S'il n'existe pas de problème de pompe tel qu'une rupture de tige, le puits est pompé de la manière normale et l'aire de la course de montée augmente jusqu'à

ce qu'elle soit située au-dessus du seuil d'activation.

A ce moment,le système de pompage peut être supposé comme

fonctionnant convenablement et la rupture antérieure pos-

sible d'une tige peut être rejetée Lorsque l'aire de la course de montée augmente, des problèmes de pompe tels qu'une rupture de tige peuvent être détectés de la manière normale. Si le puits n'est pas pompé de la façon normale

de sorte que l'aire de la course montante du relevé dyna-

mique reste réduite, le temps autorisé maximal de marche

de la pompe finit par être dépassé et la pompe est arrêtée.

Si, à ce moment, il est indiqué une rupture possible d'une tige, la condition de rupture possible de tige peut être établie comme une rupture "définie" de tige, ce qui permet une détection convenable de la défaillance par rapport au cas précédent "impossible à détecter" Le paramètre de temps maximal de marche doit être réglé par l'opérateur humain à la valeur maximale demandée par le puits pour être pompé d'un état plein jusqu'à un état de cognement de fluide Lorsque le détecteur est en action et que la charge moyenne en cours de la course de montée descend au-dessous du niveau de seuil de détection, le compte de problème de pompe est incrémenté Lorsqu'il atteint un nombre prédéterminé, choisi par l'opérateur (tel que trois violations), un problème de pompe est rapporté au

programme 91 de gestion de pompe (figure 25) Ce programme.

de gestion de pompe arrête alors le moteur de la pompe

et met donc hors fonction le système de pompage.

Lorsque le moteur 30 de la pompe (figure 1) est arrêté, les valeurs minimale et maximale de la charge moyenne de la course de montée pour l'intervalle de pompage en cours font l'objet d'un calcul de moyenne, les valeurs minimale et maximale de la charge de la course de montée étant sauvegardées dans la mémoire rémanente 85 (figure 10 A) afin que l'on dispose d'une moyenne à long terme de ces valeurs minimale et maximale La nouvelle valeur à long terme est calculée de la manière suivante: Nouvelle valeur = ancienne valeur (ancienne N valeur) + N(valeur en cours) o N est le nombre d'intervalles de moyenne mobile utilisé

pour régler le-seuil du détecteur Dans la présente inven-

tion, une valeur de treize est utilisée pour N Sur la figure 26, l'aire maximale moyenne de la course de montée

est indiquée en AMM.

Un procédé pour isoler le type de problème de

pompage est donné par l'organigramme de la figure 27.

Des tests portent sur l'aire totale, sur l'aire de la course montante et sur la pente du relevé dynamique (dépassement de course du train de tiges en opposition à une insuffisance de course) (figure 27) pour séparer les problèmes de pompe en groupes suivants 1 rupture de tige, fuite au bas de la colonne, clapet de refoulement bloqué en position d'ouverture, clapet de refoulement et clapet fixe bloqués en position d'ouverture; 2 pompe bloquée en haut du cylindre de travail; 3 pompe bloquée en bas du cylindre de travail; 4 clapet fixe bloqué en position d'ouverture et bouchon de gaz. Si le détecteur s'avère être actif, l'aire totale du relevé dynamique est vérifiée afin que l'on sache s'il s'est produit une diminution de cette aire totale Une diminution de l'aire totale indique un problème de pompe pouvant être provoqué par 1) une rupture de tige (figure 3); 2) une fuite du bas de la colonne (figure 3); 3) le blocage en position d'ouverture du clapet de refoulement et du clapet fixe (figure 3); 4) le blocage de la pompe en haut de la chambre de pompage (figure 4);

5) le blocage du clapet de refoulement en posi-

tion d'ouverture (figure 3); 6) un tampon de gaz (figure 6)

7) le blocage du clapet fixe en position d'ouver-

ture (figure 6); 8) le blocage de la pompe en bas de la chambre de pompage (figure 4);et

9) l'usure de la pompe (figure 7).

En cas de diminution'de l'aire totale, si elle est accompagnée d'une diminution de la charge moyenne de la course de montée ou de l'aire de la course de montée, le problème est classé dans la catégorie B et il porte sur les points suivants: 1) une rupture de tige; 2) une fuite du bas de la colonne; 3) le blocage en position d'ouverture du clapet de refoulement et du clapet fixe; 4) le blocage de la pompe en haut de la chambre de pompage; et ) le blocage du clapet de refoulement en posi-

tion d'ouverture.

Si un test supplémentaire est effectué sur les problèmes de la catégorie B, ces derniers peuvent être davantage classés Les tests supplémentaires portent sur la vérification de la pente du relevé dynamique et, en cas d'insuffisance de course importante, le problème peut être classé sans hésitation comme étant un blocage de la pompe en haut de la chambre de pompage Cependant, lorsqu'aucune

insuffisance de course n'est détectée sur le relevé dynami-

que, le problème porte sur l'un des points suivants 1) une rupture de tige; 2) une fuite au bas de la colonne;

* 3) un blocage du clapet de refoulement en posi-

tion d'ouverture; et 4) un blocage du clapet de refoulement et du

clapet fixe en position d'ouverture.

En cas de diminution de l'aire totale, si la charge moyenne de la course de montée ou l'aire de la course de montée ne présente pas de diminution, le problème est classé dans la catégorie B et il comprend: 1) un bouchon de gaz;

2) le blocage du clapet fixe en position d'ouver-

ture; et 3) le blocage de la pompe au bas de la chambre

de pompage.

Si le relevé dynamique indique une insuffisance de course, le problème est alors un blocage du plongeur de

la pompe au bas de la chambre de pompage.

En l'absence d'insuffisance de course sur le relevé dynamique, le problème est alors, soit un bouchon

de gaz, soit le blocage du clapet de refoulement en posi-

tion d'ouverture Si ce test présente une défaillance

sur plusieurs intervalles consécutifs de pompage, le pro-

blème réside alors dans un blocage du clapet fixe en posi-

tion d'ouverture Cependant, si le problème se résout de lui-même, ceci est dé à un bouchon de gaz Dans le cas d'un bouchon de gaz, la pompe peut être arrêtée pendant une certaine période, puis remise en marche Pour tous les autres problèmes, la pompe est arrêtée et elle doit

rester arrêtée jusqu'à ce que le problème soit corrigé.

Un procédé simplifié pour vérifier le type de problème de la pompe est montré sur l'organigramme de la figure 28 Si le détecteur n'est pas actif et que le temps de marche maximal de la pompe a été dépassé, un

problème de pompe est indiqué comme décrit précédemment-

et la pompe est arrêtée.

Si le détecteur est actif et que l'aire moyen-

ne de la course de montée est descendue au-dessous du seuil de détection, un problème de pompe est alors indiqué (problèmes de la catégorie B, comprenant une rupture de tige, une fuite au bas de la colonne, un blocage du

clapet de refoulement et du clapet fixe en position d'ouver-

ture, un blocage du plongeur de la pompe en haut de sa course, un blocage du clapet de refoulement en position *d'ouverture) et la pompe est arrêtée La cause exacte

n'est cependant pas déterminée.

Des problèmes de pompe tels qu'un bouchon de gaz, un blocage du clapet fixe en position d'ouverture et un blocage du-plongeur de la pompe au bas de sa course, n'entraînant pas une diminution notable de l'aire de la course montante, ne sont pas détectés pas ce détecteur (problèmes de la catégorie A) Ils sont détectés par d'autres détecteurs non cités, par exemple un détecteur de cognement de fluide permettant de détecter un bouchon

de gaz.

L'invention apporte un moyen permettant d'utili-

ser des signaux de charge de tiges de pompage et des signaux de position de tiges de pompage pour étalonner un puits

comportant une unité de pompage fonctionnant convenablement.

Un relevé dynamique de la position des tiges de pompage en fonction de leur charge pour le puits en fonctionnant convenable-est obtenu et comparé aux relevés dynamiques

qui sont tracés pendant la production du puits Un ordina-

teur compare les caractéristiques du relevé dynamique de 1 o production aux caractéristiques du relevé dynamique normal

afin de détecter tout problème qui se développe Les carac-

téristiques du relevé dynamique anormal sont ensuite com-

parées aux caractéristiques de problèmes de pompe connus

pour déterminer la nature exacte du problème de pompage.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 Appareil pour détecter des problèmes de pompe dans une unité de pompage de puits, comprenant une pompe ( 16) placée profondément dans le puits et reliée à un train ( 15) de tiges de pompage, et une unité motrice ( 30) destinée à faire exécuter un mouvement alternatif au

train de tiges pour produire un fluide à partir d'un empla-

cement souterrain, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier transducteur ( 24) destiné à produire un signal représentatif d'une charge appliquée au train de tiges, un second transducteur ( 53) destiné à produire un signal représentatif d'une position du train de tiges, et des moyens destinés à utiliser le signal de charge pour déterminer le moment o un problème apparaît

dans l'unité de pompage.

2 Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à utiliser les signaux de charge pour déterminer le type de problème

présent dans l'unité de pompage.

3 Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les moyens utilisant les signaux de charge comprennent des moyens destinés à obtenir un signal

de charge lorsque l'unité de pompage travaille convenable-

ment et des moyens destinés à comparer un signal de charge de travail au signal de charge convenable pour déterminer

le moment o un défaut est apparu dans l'unité de pompage.

4 Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les moyens d'utilisation du signal de charge comprennent un élément ( 59) destiné à réaliser un relevé dynamique à partir du signal de charge et du signal de position, des moyens ( 49 a, 49 b) destinés à calculer l'aire du relevé dynamique, et des moyens destinés à comparer l'aire du relevé dynamique d'une unité de pompage défaillante à l'aire du relevé dynamique d'une unité de pompage travaillant convenablement afin de déterminer le

type de défaut affectant l'unité défaillante.

Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens destinés à utiliser le signal de charge comprennent des moyens ( 110) destinés à calculer une charge moyenne s'exerçant lors de la course de montée du train de tiges alors que l'unité de pompage travaille convenablement, et des moyens destinés à comparer une charge de course de montée de travail à la charge de course de montée convenable afin de déterminer le type de défaut

lorsqu'un problème apparait dans l'unité de pompage.

6 Appareil selon la revendication 5, carac-

térisé en ce que les moyens utilisant les signaux de charge comprennent un élément -( 59) destiné à produire un relevé dynamique du signal de charge et du signal de position, des éléments ( 49 a, 49 b) destinés à calculer l'aire du relevé dynamique, et des moyens destinés à comparer l'aire du relevé dynamique d'une unité de pompage défaillante à l'aire du relevé dynamique d'une unité de pompage fonctionnant convenablement afin de déterminer

le type de défaut de l'unité défaillante.

7 Appareil pour détecter des problèmes de pompe dans une unité de pompage de puits comprenant une pompe ( 16) placée en profondeur dans le puits et reliée à un train ( 15) de tiges de pompage, ainsi qu'une unité motrice ( 30) destinée à faire exécuter un mouvement alternatif au train de tiges pour produire un fluide à partir d'un emplacement souterrain, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier transducteur ( 24) destiné à produire un signal représentatif d'une

charge appliquée au train de tiges, un second transduc-

teur ( 53) destiné à produire un signal représentatif d'une position du train de tiges, des moyens destinés à utiliser le signal de charge et le signal de position pour produire un relevé dynamique normal lorsque l'unité de pompage travaille convenablement, des moyens destinés à utiliser le signal de charge et le signal de position pendant le temps de travail du puits afin d'obtenir-un

relevé dynamique de travail du puits, et des moyens des-

tinés à comparer le relevé dynamique de travail au relevé dynamique normal afin de déterminer le moment o un défaut

apparalt dans l'unité de pompage.

8 Appareil selon la revendication 7, carac-

térisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à mémoriser plusieurs relevés dynamiques de problèmes, chaque relevé dynamique de problème représentant des caractéristiques de puits dues à un type particulier de défaut de l'unité de pompage, et des moyens étant destinés à comparer le relevé dynamique de travail aux relevés dynamiques de problèmes afin de déterminer le type de défaut de l'unité

de pompage.

9 Appareil selon la revendication 7, carac-

térisé en ce qu'il comporte un élément ( 110) destiné à déterminer une valeur moyenne de la charge de la course de montée, un niveau de charge de seuil d'activation (SAD) et un niveau de charge de seuil de détection (SDE), des moyens destinés à vérifier les valeurs en cours de la charge de la course de montée, et des moyens destinés à comparer les valeurs en cours de la charge de la course de montée aux niveaux d'activation et de détection afin de déterminer si un défaut se développe dans l'unité de

pompage.

Appareil selon la revendication 7, carac-

térisé en ce qu'il comporte un élément ( 110) destiné à déterminer une valeur moyenne de la charge d'une course de montée et un niveau de seuil d'activation (SAD), des moyens destinés à comparer les valeurs en cours de la charge de montée au niveau d'activation, et des moyens

destinés à développer un signal de rupture de tige lors-

que la valeur de la charge de la course de montée reste au-dessous du niveau de seuil d'activation pendant une

durée prédéterminée.

11 Procédé pour détecter les problèmes de pompe dans une unité de pompage de puits, cette unité comportant une pompe placée à une certaine profondeur dans le puits et reliée à un train de tiges-de pompage,

des moyens destinés à faire exécuter un mouvement alter-

natif au train de tiges pour pomper un fluide, des moyens destinés à produire un signal représentatif d'une charge appliquée au train de tiges, et des moyens destinés à produire un signal représentatif d'une position du train de tiges, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser le signal de charge et le signal de position pour produire un relevé dynamique lorsque l'unité de pompage fonctionne d'une manière normale, à utiliser le signal de charge et le signal de position pour produire en continu des relevés dynamiques pendant que l'unité de pompage travaille, et à comparer les relevés dynamiques de travail au relevé dynamique normal pour détecter tout problème de

pompe.

12 Procédé selon la revendication 11, carac-

térisé en ce qu'il consiste en outre à produire un catalogue

de relevés dynamiques représentant chacun des caractéris-

tiques d'un type particulier de problème de pompe de l'unité de pompage, et à comparer le relevé dynamique de travail au catalogue de relevés dynamiques pour déterminer le type

de problème de pompe qui a été détecté.

13 Procédé selon la revendication 11, carac-

térisé en ce qu'il consiste en outre à produire un catalogue de signaux de niveau de charge représentant chacun un niveau

de charge d'un type particulier de problème de pompe appa-

raissant dans l'unité de pompage, et à comparer le signal de charge au signal de niveau de charge pour déterminer

le type de problème qui a été détecté.

14 Procédé pour détecter des problèmes de

pompe dans une unité de pompage de puits, cette unité com-

portant une pompe placée en profondeur dans le puits et reliée à un train de tiges de pompage, des moyens destinés à faire exécuter un mouvement alternatif au train de tiges pour pomper un fluide, des moyens destinés à produire un signal représentatif d'une charge appliquée au train de

tiges, et des moyens destinés à produire un signal repré-

sentatif d'une position du train de tiges, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser le signal de charge et le signal de position pour produire un relevé dynamique lorsque l'unité de pompage fonctionne d'une manière normale, à déterminer l'aire du relevé dynamique normal, à déterminer les valeurs de charge imposées au train de tiges pendant la course de montée de ce train de tiges, alors que l'unité de pompage fonctionne d'une manière normale, à utiliser le signal de charge et le signal de position pour développer en continu des relevés dynamiques pendant que l'unité de pompage travaille, à comparer l'aire du relevé dynamique de travail à l'aire du relevé dynamique

normal afin de détecter-tout problème de pompe, et à compa-

rer les valeurs de la charge de la course de montée de travail aux valeurs de la charge de la course de montée normale pour déterminer le type de problème de pompe qui

a été détecté.

Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce qu'il consiste en outre à comparer la-longueur de la course du train de tiges de travail à la longueur de la course normale du train de tiges pour définir davantage

le type de problème de pompe.

16 Procédé selon la revendication 14, carac-

térisé en ce qu'il consiste en outre à arrêter l'unité

de pompage lorsqu'un problème de pompe a été détecté.