RU2097553C1 - Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов - Google Patents
Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097553C1 RU2097553C1 RU96112611A RU96112611A RU2097553C1 RU 2097553 C1 RU2097553 C1 RU 2097553C1 RU 96112611 A RU96112611 A RU 96112611A RU 96112611 A RU96112611 A RU 96112611A RU 2097553 C1 RU2097553 C1 RU 2097553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- memory unit
- input
- filter
- analog
- Prior art date
Links
Abstract
Назначение: изобретение предназначено для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов, а также может быть использовано для изменения уровня жидкости в скважинах методом акустической локации. Сущность изобретения: устройство содержит последовательно включенные пьезокерамический преобразователь, выполняющий роль чувствительного элемента, подавитель сетевых наводок, фильтр с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, индикаторное устройство и блок управления. Выход последнего подключен ко вторым входам блока памяти и индикаторного устройства, а вход блока управления подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя. Применение аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, блока управления и индикаторного устройства, а также фильтра с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам позволяет расширить функциональные возможности и повысить качество контроля штанговых глубинных насосов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области контроля штанговых глубинных насосов (ШГН), а также может быть использовано для измерения уровня жидкости в скважине акустическим методом.
Известны устройства контроля технического состояния ШГН, например, индикатор контроля глубинных насосов [1] основанный на регистрации динамических механических нагрузок в процессе работы скважинной штанговой глубинно-насосной установки (УСШГН), содержащий датчик тензометрического типа и регистрирующий механический прибор.
Недостатками этого устройства являются низкая оперативность контроля, связанная с необходимостью проведения подготовительных работ, и низкое качество контроля, обусловленное ограниченной разрешающей способностью при регистрации динамической нагрузки на фоне существенно превышающей ее статической нагрузки в подвижной части УСШГН.
В результате в ряде случаев динамограммы соответствуют нормальному режиму работы ШГН, а его производительность при этом существенно ниже расчетного значения. Недостоверные результаты контроля в указанных случаях обусловлены тем обстоятельством, что в известном устройстве с применением датчиков тензометрического типа производится регистрация процесса изменения механических нагрузок при работе УСШГН, а не контроль работы гидравлической системы насос пласт, определяющий процесс нефтедобычи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения уровня жидкости в скважине [2] которое также может быть использовано и для диагностики скважинного оборудования, содержащее генератор акустических сигналов, пьезокерамический преобразователь, лентопротяжный механизм, калибратор времени и последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель и регистрирующий узел, ко второму входу которого подключен лентопротяжный механизм, причем выход калибратора подключен к входу усилителя.
Недостатком известного устройства является ограниченная функциональная возможность, в частности отсутствие выхода для компьютерной обработки информации, которую оно регистрирует в виде эхограмм на термочувствительной бумаге.
Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства и повышение качества контроля.
Достигается это тем, что регистрирующий узел выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блока памяти, выход которого подключен к входу индикаторного устройства, причем выход АЦП дополнительно подключен к входу блока управления, выход которого подключен к входам блока памяти и индикаторного устройства, а фильтр выполнен с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает следующее. АЦП, блок памяти, индикаторное устройство, блок управления м фильтр с регулируемой полосой пропускания частот являются известными элементами схемотехнических устройств.
Однако применение указанных устройств в соответствии с приведенными функциональными связями, а также с учетом регулируемой полосы пропускания частот в приемном тракте акустических сигналов, позволяет повысить возможности контроля технического состояния ШГН.
В частности, применение АЦП и блока памяти позволяет осуществить компьютерную обработку записанной в блоке памяти информации о техническом состоянии определенного количества ШГН, например, 50.
Применение фильтра с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам позволяет повысить разрешающую способность контроля за счет локализации контролируемых параметров УСШГН в выбранном частотном диапазоне, так как локализация контроля приводит к существенному снижению взаимного влияния сигналов, создаваемых работой различных узлов и механизмов УСШГН.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является прямой контроль работы гидравлической системы насос-пласт, что повышает достоверность контроля и позволяет определить причины снижения производительности ШГН.
Совокупность указанных факторов позволяет расширить функциональные возможности и повысить качество контроля технического состояния ШГН.
Изложенное свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".
На чертеже приведена структурная схема устройства для контроля технического состояния ШГН.
На схеме последовательно соединенные пьезокерамический преобразователь 1, подавитель сетевых наводок 2, фильтр 3 с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам, аналого-цифровой преобразователь 5, блок памяти 6, индикаторное устройство 7, а также блок управления 8.
Выход АЦП 5 дополнительно подключен к входу блока управления 8, выход которого подключен ко вторым входам блока памяти 6 и индикаторного устройства 7.
Конструктивно пьезокерамический преобразователь 1 выполнен в виде отдельного узла, в котором имеется резьбовое соединение для подключения к патрубку на устье скважины. Кроме того, узел снабжен электрическим разъемом для подключения кабеля, при помощи которого пьезокерамический преобразователь 1 соединяют с входом вторичного регистрирующего прибора, содержащего последовательно соединенные подавитель сетевых наводок 2, фильтр с регулируемой полосой пропускания частот 3, усилитель 4, АЦП 5, блок памяти 6, индикаторное устройство 7, а также блок управления 8.
Вторичный прибор снабжен также дополнительным разъемом для подключения выхода блока памяти 6 к компьютеру. Кроме того, во вторичном приборе устанавливают автономный внутренний источник питания, подключенный к блоку памяти 6.
Устройство работает следующим образом.
Для проведения контроля технического состояния ШГН узел преобразователя 1 соединяют с патрубком для эхолотирования на устье скважины, а выход преобразователя 1 подключают через соединительный кабель ко входу вторичного прибора. УСШГН при этом не останавливают.
Вторичный прибор работает в трех режимах: режиме контроля, режиме регистрации и в режиме вывода информации. Режим работы устанавливают в блоке управления, например, с помощью переключателя.
В режиме контроля технического состояния ШГН перепады давления, вызванные работой насоса, через столб жидкости и газовый столб в затрубном пространстве скважины воздействуют на обкладки преобразователя 1, сообщающегося через патрубок для эхолотирования с затрубным пространством скважины.
При этом на выходе преобразователя 1 образуются переменные электрические сигналы, которые через подавитель сетевых наводок 2, выполненный, например, в виде двойного T-образного моста, поступают на вход фильтра 3. С выхода фильтра 3 электрические сигналы поступают на вход усилителя 4, который усиливает их до уровня, необходимого для нормальной работы АЦП 5. Усиленные сигналы с выхода усилителя 4 поступают на вход АЦП 5, который преобразует их в кодовую последовательность, соответствующую мгновенным значениям амплитуды сигнала на выходе усилителя 4. С выхода АЦП 5 кодовая последовательность поступает на вход блока памяти 6 и блока управления 8.
В режиме контроля кодовая последовательность в блок памяти 6 не записывается, а поступает с выхода блока управления 8 на вход индикаторного устройства 7, которое преобразует ее, например, в последовательность точек на дисплее, положение которых отражает огибающую электрического сигнала на выходе усилителя 4, соответствующую перепадам давления в газовом столбе затрубного пространства скважины.
В режиме регистрации предварительно производят маркировку информационного массива блока памяти 6 путем записи в него номера скважины, куста, даты проведения исследования, а также контрольных сигналов, например, с помощью кнопочного набора.
Запись информации о техническом состоянии ШГН производят в течение одного или кратного количества рабочих циклов УСШГН, например, с помощью кнопки. Рабочий цикл определяют по интервалу времени между двумя мертвыми точками положения балансира УСШГН, например, верхними, в течение которого балансир совершит путь от верхнего положения до нижнего и обратно. Преобразователь 1, подавитель сетевых наводок 2, фильтр 3, усилитель 4 и АЦП 5 работают при этом аналогично режиму контроля, а индикаторное устройство 7 отражает огибающую электрического сигнала на выходе усилителя 4.
Как в режиме контроля, так и в режиме регистрации локализацию контролируемых параметров УСШГН осуществляют путем регулирования полосы пропускания фильтра 3, например, с помощью переключателя в четырех фиксированных диапазонах: обзорном с использованием полной полосы пропускания частот, низкочастотном, среднечастотном и высокочастотном.
В режиме вывода информация, записанная в блоке памяти 6, поступает с его выхода на вход индикаторного устройства 7.
Блок управления 8 при этом циклически считывает записанную в блоке памяти 6 кодовую последовательность, которая поступает с выхода блока памяти 6 на вход индикаторного узла 7, образуя на его дисплее неподвижное изображение огибающей сигнала в пределах записанного в блоке памяти 6 рабочего цикла УСШГН.
Режим вывода используют для оперативного контроля технического состояния ШГН непосредственно на нефтепромысле, а также при анализе результатов в стационарных условиях. В последнем случае вторичный регистрирующий прибор подключают через дополнительный разъем к компьютеру. Информация, записанная в блоке памяти, при отключении вторичного прибора не разрушается, что обеспечивается автономным источником питания блока памяти 6.
Для экспериментальных исследований предлагаемого устройства были использованы пьезокерамический преобразователь ЦТНС B1, подавитель сетевых наводок в виде двойного T-образного моста с частотой режекции 50 Гц и глубиной подавления основной гармоники промышленной сети не менее 40 дБ, четырехзвенный активный фильтр 8-го порядка на микросхемах серии 544УД1А, а также АЦП, блок памяти, индикаторное устройство и блок управления фирмы HELLIGE (Германия).
В результате экспериментальных исследований устройства на нефтепромыслах Самотлорского месторождения были установлены следующие закономерности.
Нормальная работа приемного и нагнетательного клапана ШГН сопровождается колебаниями в низкочастотном диапазоне, период которых зависит от установленного числа качаний подвижной части УСШГН, а форма колебаний близка к синусоидальной с наличием третьей и пятой гармоник основной частоты. Снижение производительности насоса, связанное с появлением негерметичности приемного и нагнетательного клапана, приводит к заметному искажению формы колебаний и уменьшению амплитуды вплоть до появления практически прямой линии с незначительными пульсациями, когда ШГН работает вхолостую.
При износе деталей подвижной части УСШГН или при недостаточно тщательной ее сборке снижение производительности, связанное с появлением вибраций в подвижной части установки, сопровождается характерными колебаниями в среднечастотном диапазоне, форма которых близка к синусоидальным сигналам. При нормальной работе УСШГН эти колебания не наблюдаются.
При неправильном положении плунжера ШГН устройство регистрирует кратковременные затухающие колебания в среднечастотном диапазоне, вызванные ударами металлических частей внутри насоса, которые приводят к быстрому износу оборудования.
При трении и ударах штанг о муфты, что также приводит к потере производительности насоса и преждевременному износу оборудования, устройство регистрирует специфические колебания в высокочастотном диапазоне, повторяющиеся четное количество раз в течение рабочего цикла УСШГН, а огибающая сигнала на дисплее индикаторного устройства имеет характерные размытые участки.
Устройство может быть также использовано для контроля монтажа и установки электрических центробежных насосов (ЭЦН). При некачественном монтаже или при неправильной установке ЭЦН возникают вибрации в процессе его работы, приводящие к быстрому износу оборудования и последующему обрыву насоса, которые регистрируются устройством в виде периодических стационарных колебаний.
Устройство может быть использовано и для измерения уровня жидкости как в скважинах механизированного фонда, так и в газлифтных скважинах.
Для этого вторичный регистрирующий прибор устанавливают в режим регистрации и производят запись в блок памяти кодовой последовательности, отражающей процесс распространения акустической волны в затрубном пространстве скважины. Запись производят в интервале времени от начала зондирующего сигнала до появления отраженного от границы раздела сред газ-жидкость обратного сигнала, а в режиме вывода измеряют длину этого интервала, делят его пополам и умножают на скорость звука в затрубном пространстве скважины.
Зондирующий сигнал создают, например, путем кратковременного стравливания газа из затрубного пространства скважины.
В результате применение предлагаемого устройства позволяет расширить функциональные возможности и повысить качество контроля технического состояния штанговых глубинных насосов.
Claims (1)
- Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов, содержащее последовательно соединенные пьезокерамический преобразователь, подавитель сетевых наводок, фильтр, усилитель и регистрирующий узел, отличающееся тем, что регистрирующий узел выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, выход которого подключен к входу индикаторного устройства, причем выход аналого-цифрового преобразователя дополнительно подключен к входу блока управления, выход которого подключен к вторым входам блока памяти и индикаторного устройства, а фильтр выполнен с регулируемой полосой пропускания по верхним и нижним частотам.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112611A RU2097553C1 (ru) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112611A RU2097553C1 (ru) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2097553C1 true RU2097553C1 (ru) | 1997-11-27 |
RU96112611A RU96112611A (ru) | 1998-01-27 |
Family
ID=20182284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96112611A RU2097553C1 (ru) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097553C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2572402C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ и устройство для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин |
RU2685006C2 (ru) * | 2014-03-25 | 2019-04-16 | Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз | Способ и устройство для определения производительности скважинных насосов |
RU2726697C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2020-07-15 | Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз | Способы и устройство для определения объема добычи скважинных насосов |
-
1996
- 1996-06-25 RU RU96112611A patent/RU2097553C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Индикатор контроля глубинных насосов ИКГН-1. Руководство по эксплуатации ГД2-899.001 РЭ. - Баку, 1987. RU, патент, 2030577, кл. E 21 B 47/04, 1995. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685006C2 (ru) * | 2014-03-25 | 2019-04-16 | Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз | Способ и устройство для определения производительности скважинных насосов |
RU2572402C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Способ и устройство для определения прочностных характеристик насосных штанг нефтедобывающих скважин |
RU2726697C2 (ru) * | 2015-06-29 | 2020-07-15 | Бристоль, Инк., Д/Б/А Ремоут Аутомейшен Солюшенз | Способы и устройство для определения объема добычи скважинных насосов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5154078A (en) | Kick detection during drilling | |
US5303203A (en) | Method for reducing noise effects in acoustic signals transmitted along a pipe structure | |
US20020096323A1 (en) | Measuring of fluid level in a well | |
CA2455304A1 (en) | System and method for monitoring performance of downhole equipment using fiber optic based sensors | |
CA2808181C (en) | Method and apparatus for measuring fluid process variable in a well | |
RU2097553C1 (ru) | Устройство для контроля технического состояния штанговых глубинных насосов | |
CN1174225C (zh) | 一种利用超声波检测容器定点液位的方法 | |
JPH11117875A (ja) | 音響によるコンプレッサの監視装置 | |
RU2152510C1 (ru) | Акустический способ контроля технического состояния электрической центробежной насосной установки | |
CN110133665A (zh) | 一种超声换能器基于包络线的多普勒测量方法 | |
US20200024940A1 (en) | Resonant acoustic structure for measuring well or borehole depth | |
RU2112879C1 (ru) | Устройство для измерения уровня жидкости в газлифтных скважинах | |
RU2139451C1 (ru) | Устройство для контроля технического состояния электрической центробежной насосной установки | |
Edge et al. | Pressure pulsations in reciprocating pump piping systems Part 2: experimental investigations and model validation | |
RU2168653C2 (ru) | Устройство для диагностирования состояния скважинного глубиннонасосного оборудования | |
SU1731987A1 (ru) | Система телединамометрировани глубинных насосов | |
EP0997608A3 (en) | A device to optimize the yield of oil wells | |
CN112283099B (zh) | 一种外啮合齿轮泵噪声及噪声源的测试结构及测试方法 | |
RU2792427C1 (ru) | Система диагностики процессов гидроразрыва пласта и способ её работы | |
SU1109591A1 (ru) | Способ определени положени поршн двигател внутреннего сгорани | |
SU1665087A1 (ru) | Насосна установка | |
RU2069257C1 (ru) | Акустический способ контроля технического состояния скважинного штангового насоса и компрессорных труб | |
SU1691551A1 (ru) | Способ определени пульсаций давлени на стороне всасывани насоса и устройство дл его осуществлени | |
SU1544965A1 (ru) | Способ оперативного контрол режимов работы газлифтных клапанов | |
RU2030577C1 (ru) | Устройство для измерения уровня жидкости в скважине |