RU2168653C2 - Device for diagnosis of state downhole pumping equipment - Google Patents
Device for diagnosis of state downhole pumping equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168653C2 RU2168653C2 RU99119135/06A RU99119135A RU2168653C2 RU 2168653 C2 RU2168653 C2 RU 2168653C2 RU 99119135/06 A RU99119135/06 A RU 99119135/06A RU 99119135 A RU99119135 A RU 99119135A RU 2168653 C2 RU2168653 C2 RU 2168653C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- sensor
- output
- input
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам, используемым в области нефтедобычи, предназначенным для автоматического сбора, анализа и хранения информации о работе скважин, оборудованных штанговыми глубиннонасосными установками (ШГНУ), а также электроцентробежными насосами (ЭЦН). The invention relates to devices used in the field of oil production, intended for the automatic collection, analysis and storage of information about the operation of wells equipped with sucker rod pump systems (SHGNU), as well as electric centrifugal pumps (ESP).
Известно устройство для диагностирования режима работы ШГНУ, содержащее датчик усилий с выходным сигналом в виде линейного перемещения, фиксируемого одной координатой регистратора, и датчик хода с выходным сигналом, связанным с перемещением диаграммной ленты регистратора (см., например, Т.М. Алиев и др. "Телединамометрирование глубиннонасосных скважин". Баку, Азербнешр, 1963, с. 11-12, рис. 5). A device for diagnosing the mode of operation of SHGNU containing a force sensor with an output signal in the form of a linear displacement recorded by one coordinate of the recorder, and a stroke sensor with an output signal associated with the movement of the chart recorder tape (see, for example, T.M. Aliev and others . "Teledynamic metering of deep pump wells." Baku, Azerbeshr, 1963, p. 11-12, Fig. 5).
Недостатками известного устройства являются низкая информативность исследования из-за невозможности записи нуля нагрузок, веса штанг, веса штанг плюс жидкость и, как следствие, - невозможность количественной расшифровки состояния насосной установки, например, дебита скважины, утечек в клапанах и т. д. При этом известное оборудование весьма трудоемко установить на станке-качалке, канал связи недостаточно надежен и вносит большие погрешности в результаты диагностики. The disadvantages of the known device are the low information content of the study due to the impossibility of recording zero loads, rod weights, rod weights plus liquid and, as a consequence, the impossibility of quantitative decoding of the state of the pumping unit, for example, well flow rate, leakage in valves, etc. Known equipment is very difficult to install on a rocking machine, the communication channel is not reliable enough and introduces large errors in the diagnostic results.
Известно другое устройство контроля технического состояния ШГНУ, например, индикатор контроля глубинных насосов, основанный на регистрации динамических механических нагрузок в процессе работы скважинной штанговой глубиннонасосной установки, содержащее датчик усилия и регистрирующий механический прибор (см., например, Индикатор контроля глубинных насосов ИКГН-1. Руководство по эксплуатации ГД2-899.001.РЭ. Баку, 1987). There is another device for monitoring the technical condition of SHGNU, for example, an indicator for monitoring deep pumps, based on the registration of dynamic mechanical loads during operation of a borehole sucker-rod pump installation, containing a force sensor and a recording mechanical device (see, for example, Indicator for monitoring deep pumps IKGN-1. Operation manual GD2-899.001.RE. Baku, 1987).
Недостатками этого устройства являются низкая надежность устройства при работе в зимних условиях, малая чувствительность, большая трудоемкость проведения диагностики, отсутствие электронной памяти и автоматизированной обработки динамограмм. The disadvantages of this device are the low reliability of the device when working in winter conditions, low sensitivity, high complexity of diagnostics, lack of electronic memory and automated processing of dynamograms.
Кроме того, недостоверные результаты контроля данным устройством обусловлены тем, что в известном устройстве производится регистрация одиночной динамограммы (отсутствует функция автоматической записи последовательных динамограмм), в то время, как на большинстве скважин динамограммы меняются во времени, поэтому по одиночной динамограмме невозможно получить достоверные параметры работы скважины. In addition, the unreliable results of control by this device are due to the fact that a single dynamogram is recorded in the known device (there is no function to automatically record successive dynamograms), while at most wells the dynamograms change in time, therefore it is impossible to obtain reliable operation parameters from a single dynamogram wells.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для диагностирования состояния скважинного глубиннонасосного оборудования, содержащее измерительный модуль, выполненный в виде датчика усилия, установленного в узле канатной подвески, и датчика положения, взаимодействующего с полированным штоком станка-качалки, и приемный пункт, включающий блок регистрации сигналов с приемными трактами измерения усилия и хода полированного штока. Измерительный модуль и приемный пункт расположены на расстоянии друг от друга, связаны общим каналом связи, поэтому на приемном пункте для разделения сигналов на соответствующие тракты измерения установлен селектор, а тракт измерения хода полированного штока содержит последовательно соединенные блок измерения периода хода полированного штока, генератор синусоидальных колебаний и интегратор. Сигналы с обоих трактов измерения поступают на блок масштабирования, где приводятся к единому времени действия и единой максимальной амплитуде участка неизменной нагрузки, после чего сигнал поступает на индикаторное устройство, где регистрируется, после чего определяются технологические и технические параметры глубиннонасосного оборудования (см. авт. свид. СССР N 1731987, кл. F 04 B 47/02, от 1989 г.). Closest to the claimed is a device for diagnosing the condition of downhole pumping equipment, comprising a measuring module made in the form of a force sensor installed in the node of the cable suspension, and a position sensor interacting with a polished rod of the pumping unit, and a receiving station, including a signal recording unit with receiving paths for measuring the force and stroke of the polished rod. The measuring module and the receiving point are located at a distance from each other, connected by a common communication channel, therefore, a selector is installed at the receiving point to separate the signals into the corresponding measurement paths, and the polished rod stroke measuring path contains a polished rod stroke period measuring unit, a sinusoidal oscillation generator and integrator. The signals from both measurement paths are sent to the scaling unit, where they are reduced to a single action time and a single maximum amplitude of the constant load portion, after which the signal is sent to an indicator device, where it is recorded, after which the technological and technical parameters of the deep-pumping equipment are determined (see author's certificate . USSR N 1731987, class F 04 B 47/02, from 1989).
Известную систему диагностирования работы скважинного оборудования целесообразно использовать лишь в труднодоступных местах, куда затруднен доступ оператора-исследователя. Однако линия связи вносит погрешность при передаче сигнала и снижает надежность установки в эксплуатации, а расположение блока регистрации сигналов на расстоянии от измерительного модуля снижает оперативность контроля. It is advisable to use the well-known system for diagnosing the operation of downhole equipment only in hard-to-reach places where access for the operator-researcher is difficult. However, the communication line introduces an error in the signal transmission and reduces the reliability of the installation in operation, and the location of the signal recording unit at a distance from the measuring module reduces the efficiency of monitoring.
Кроме того, известная установка для диагностирования имеет ограниченные функциональные возможности, т.к., во-первых, не обеспечивает автоматическую запись ряда показателей работы скважины, например, вес штанги плюс вес жидкости в верхней точке балансира станка-качалки, автоматическую установку нуля, во-вторых, вообще не обеспечивается количественная оценка работы скважины (например, подсчет дебита, подсчет утечек в клапанах насоса). Кроме того, известная установка не обеспечивает определение динамического и статического уровней жидкости в скважине при различных давлениях, измерение и автоматическую регистрацию давления в затрубье и температуры на устье скважины. К тому же недостатком известного устройства является низкое качество диагностирования из-за больших погрешностей, вносимых блоками интегрирования, масштабирования, а также отсутствием возможности регистрации нулевой нагрузки P0, веса штанг Pшт и веса штанг плюс жидкость Pшт+ж, так как это требует остановки станка-качалки.In addition, the known installation for diagnostics has limited functional capabilities, because, firstly, it does not automatically record a number of well performance indicators, for example, the weight of the rod plus the weight of the liquid at the upper point of the rocker of the rocking machine, automatic zeroing, secondly, a quantitative assessment of the well’s performance is not provided at all (for example, counting flow rates, counting leaks in pump valves). In addition, the known installation does not provide the determination of dynamic and static fluid levels in the well at various pressures, the measurement and automatic recording of pressure in the annulus and temperature at the wellhead. In addition, the disadvantage of the known device is the low quality of diagnosis due to the large errors introduced by the integration, scaling units, as well as the inability to register zero load P 0 , rod weight P pcs and rod weight plus liquid P pcs + w , since this requires rocking machine stops.
Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение при этом оперативности диагностики за счет обеспечения автоматической регистрации, хранения, а также автоматической расшифровки замеренных показателей не только качественных, но и количественных непосредственно на скважине и их автоматического вывода, а также за счет увеличения числа замеряемых параметров, при обеспечении достоверности контроля и обеспечении безопасности работы оператора. The aim of the invention is to expand the functionality and ensure the efficiency of diagnostics by providing automatic registration, storage, as well as automatic decoding of measured indicators not only qualitative but also quantitative directly at the well and their automatic output, as well as by increasing the number of measured parameters , while ensuring the reliability of control and ensuring the safety of the operator.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для диагностирования состояния скважинного глубиннонасосного оборудования, содержащем измерительный модуль, включающий датчик усилия, установленный в узле канатной подвески станка-качалки, датчик положения, взаимодействующий с полированным штоком, и блок регистрации сигналов, включающий тракты измерения усилия и хода полированного штока, и индикаторное устройство, новым является то, что в измерительный модуль дополнительно введены акустический датчик, датчик давления и датчик температуры, а в блоке регистрации сигналов дополнительно выполнены тракты измерения уровня жидкости, давления и температуры, при этом блок регистрации содержит в тракте измерения хода блок временной задержки, блок запуска измерений и генератор синусоидальных колебаний, а в трактах измерения усилия, давления, уровня жидкости и температуры установлены усилители, мультиплексор, блок временной задержки и аналого-цифровой преобразователь, а также блок регистрации содержит микропроцессорный контроллер с клавиатурой, программный блок управления, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и приемник частотных сигналов, при этом выходы датчиков усилия и давления подключены на раздельные входы первого усилителя, выход акустического датчика подключен на вход второго усилителя, а выход датчика температуры подключен на вход третьего усилителя, выходы усилителей подключены на раздельные входы мультиплексора, на четвертый вход которого подключен выход генератора синусоидальных колебаний, выход мультиплексора через аналого-цифровой преобразователь подключен на порт микропроцессорного контроллера, выход датчика положения подключен на соответствующий вход микропроцессорного контроллера и на первый вход блока запуска измерений, на другой вход которого подключен выход блока временной задержки, а на третий вход подключен выход приемника частотных сигналов, выход блока запуска измерений подключен на соответствующий вход микропроцессорного контроллера, при этом блок временной задержки, мультиплексор, генератор синусоидальных колебаний, а также программный блок управления, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь подключены на соответствующие порты микропроцессорного контроллера, микропроцессорный контроллер имеет выходы на графический индикатор и на ПЭВМ, при этом датчик положения установлен на темной части полированного штока с возможностью самоустановки в рабочее положение, датчик усилий снабжен быстросъемным фиксатором-кронштейном для фиксации его в узле канатной подвески, акустический датчик, датчик давления и датчик температуры установлены на устьевой арматуре скважины, а блок регистрации выполнен с возможностью установки его либо в узле канатной подвески на фиксаторе-кронштейне, либо на устьевой арматуре скважины. This goal is achieved by the fact that in the known device for diagnosing the condition of downhole pumping equipment containing a measuring module, including a force sensor installed in the node of the cable suspension of the rocking machine, a position sensor that interacts with a polished rod, and a signal recording unit, including force measurement paths and the stroke of the polished rod, and the indicator device, new is that an acoustic sensor, a pressure sensor, etc. are additionally introduced into the measuring module a temperature sensor, and in the signal recording unit, additionally, liquid level, pressure and temperature measuring paths are made, while the registration unit contains a time delay unit, a measurement triggering unit and a sinusoidal oscillation generator in the stroke measuring path, and force, pressure, and liquid level measurement paths amplifiers, a multiplexer, a time delay unit and an analog-to-digital converter, as well as a recording unit, contain a microprocessor controller with a keyboard, a software block control, random access memory, digital-to-analog converter and frequency signal receiver, while the outputs of the force and pressure sensors are connected to separate inputs of the first amplifier, the output of the acoustic sensor is connected to the input of the second amplifier, and the output of the temperature sensor is connected to the input of the third amplifier, the outputs of the amplifiers are connected to the separate inputs of the multiplexer, the fourth input of which is connected to the output of the sinusoidal oscillation generator, the output of the multiplexer through an analog-to-digital conversion The driver is connected to the microprocessor controller port, the output of the position sensor is connected to the corresponding input of the microprocessor controller and to the first input of the measurement start block, the output of the time delay block is connected to the other input, and the output of the frequency signal receiver is connected to the third input, the output of the measurement start block is connected to the corresponding input of the microprocessor controller, while the time delay unit, a multiplexer, a sinusoidal oscillation generator, as well as a software control unit, a portable memory device, a digital-to-analog converter are connected to the corresponding ports of the microprocessor controller, the microprocessor controller has outputs to a graphic indicator and to a PC, while the position sensor is mounted on the dark part of the polished rod with the possibility of self-installation in the working position, the force sensor is equipped with a quick-detent bracket for fixing it in the cable suspension unit, an acoustic sensor, a pressure sensor and a temperature sensor are installed on the wellhead azhina, and the registration unit is configured to install it either in the node of the cable suspension on the retainer bracket, or on the wellhead reinforcement.
Благодаря тому, что измерительный модуль устройства дополнительно содержит акустический датчик, датчик давления и датчик температуры, а в блоке регистрации сигналов при этом дополнительно выполнены тракты измерения уровня жидкости, давления и температуры, обеспечивается, наряду с измерениями усилия и хода полированного штока, получение оперативных показателей о динамическом и статическом уровне жидкости в скважине, величине давления в затрубном пространстве, температуре на устье скважины, что позволяет наиболее полно характеризовать работу скважины и находящегося в ней глубиннонасосного оборудования. Due to the fact that the measuring module of the device additionally contains an acoustic sensor, a pressure sensor and a temperature sensor, and in the signal recording unit, the paths for measuring the liquid level, pressure and temperature are additionally performed, along with measurements of the effort and stroke of the polished rod, operational indicators are obtained on the dynamic and static liquid level in the well, the pressure in the annulus, the temperature at the wellhead, which allows the most fully characterized l the operation of the well and the deep pump equipment located therein.
Благодаря предложенному конструктивному выполнению блока регистрации обеспечиваются прохождение и обработка сигналов из измерительного модуля и их автоматическая регистрация, вывод на индикаторное устройство данных и программная обработка информации, что обеспечивает не только качественную оценку работы скважины, и но и количественную интерпретацию показателей (например, дебит скважины, утечки клапанов насоса и НКТ), причем обеспечивается оперативность контроля и подсчета количественных показателей непосредственно на скважине. Все это позволяет повысить возможности контроля технического состояния скважины. Thanks to the proposed constructive implementation of the registration unit, the signals are transmitted and processed from the measuring module and automatically recorded, output to the indicator device and data processing software, which provides not only a qualitative assessment of the well’s performance, but also a quantitative interpretation of the indicators (for example, well production, leakage of valves of the pump and tubing), moreover, the efficiency of monitoring and counting quantitative indicators directly at the well is ensured. All this allows you to increase the ability to control the technical condition of the well.
Введение в тракт измерения хода полированного штока блока временной задержки и блока запуска измерений, а также подключение к блоку запуска измерений приемника частотных сигналов обеспечивает режим автоматической регистрации веса штанг (положение полированного штока в нижней точке) и веса штанг плюс вес жидкости (положение полированного штока в верхней точке) по команде от датчика положения либо по команде с дистанционного пульта оператора. Автоматическая регистрация этих данных позволяет вести контроль за работой скважины без участия оператора и тем самым исключить опасные работы в зоне движущихся частей. Наличие приемника частотных сигналов в диапазоне радио- и инфракрасных частот позволяет вести дистанционное управление устройством, что улучшает условия работы обслуживающего персонала. The introduction of a time delay unit and a measurement start unit into the path for measuring the course of the polished rod and the connection of a frequency signal receiver to the measurement start block provides the automatic recording of rod weight (position of the polished rod at the bottom point) and rod weight plus liquid weight (position of the polished rod in top point) by command from a position sensor or by command from a remote operator. Automatic registration of this data allows you to monitor the operation of the well without operator intervention and thereby eliminate hazardous work in the area of moving parts. The presence of a receiver of frequency signals in the range of radio and infrared frequencies allows remote control of the device, which improves the working conditions of staff.
А наличие генератора синусоидальных колебаний в тракте измерения хода позволяет осуществлять запись динамограмм, причем наличие блока временной задержки позволяет задать интервал записи последовательных динамограмм (циклограмм), характеризующих работу скважинной установки, что позволяет определить в скважинах с переменным характером динамограмм средние результаты измерений, а не случайные, полученные по одиночной динамограмме. And the presence of a sinusoidal oscillation generator in the path measuring path allows you to record dynamograms, and the presence of a time delay unit allows you to set the recording interval of successive dynamograms (cyclograms) characterizing the operation of the well installation, which allows you to determine the average measurement results in wells with variable dynamograms, not random obtained from a single dynamogram.
Микропроцессорный контроллер предназначен для приема и обработки информации, поступающей по трактам измерения с датчиков усилия, положения, давления, температуры и акустического датчика в соответствии с заданной программой, отображает данные в цифровом виде, строит графики получаемых данных на графическом индикаторе, обеспечивает вывод данных на ПЭВМ. The microprocessor controller is designed to receive and process information coming from the measuring paths from the force, position, pressure, temperature and acoustic sensors in accordance with a given program, displays data in digital form, builds graphs of the data received on a graphic indicator, provides data output to a PC .
Благодаря введению в блок регистрации программного блока управления, оперативного запоминающего устройства, аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, связанных с соответствующими портами микропроцессорного контроллера, обеспечивается программная обработка записанной в блоке памяти информации о техническом состоянии скважинной установки. Thanks to the introduction of a software control unit, random access memory, analog-to-digital and digital-to-analog converters connected to the corresponding ports of the microprocessor controller into the recording unit, software processing of information on the technical condition of the well installation is recorded in the memory unit.
Благодаря многофункциональности устройства появилась возможность вести прямой контроль работы гидравлической системы насос - пласт - скважина, что повышает достоверность диагностики, позволяет оперативно установить причины неисправности оборудования. Due to the versatility of the device, it became possible to directly monitor the operation of the hydraulic pump-reservoir-well system, which increases the reliability of diagnostics and allows you to quickly determine the causes of equipment malfunctions.
Предложенная конструкция блока регистрации сигналов и предложенное место установки датчиков позволили размещать их в непосредственной близости, например, в узле канатной подвески или на устьевой арматуре в зависимости от режима измерений (режим записи динамограмм или режим записи эхограмм), благодаря чему обеспечена возможность автоматической записи последовательных динамограмм (циклограмм), исключены длинные кабели и обеспечена безопасная работа оператора, т. к. устранена возможность захлеста оператора длинными движущимися кабелями, поскольку запись динамограмм идет автоматически и оператор находится вне опасной зоны работающего балансира станка-качалки. The proposed design of the signal recording unit and the proposed installation location of the sensors made it possible to place them in close proximity, for example, in the cable suspension unit or on the wellhead depending on the measurement mode (dynamogram recording mode or echogram recording mode), which makes it possible to automatically record successive dynamograms (cyclograms), long cables are excluded and safe operation of the operator is ensured, since the possibility of overwhelming the operator with long moving cables is eliminated and, since recording dynamometer is automatically and the operator is outside the danger zone operating balance beam pumping unit.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - одиночная динамограмма, на фиг. 3 - циклические динамограммы, на фиг. 4 - эхограмма. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 is a single dynamogram, in FIG. 3 - cyclic dynamograms, in FIG. 4 - echogram.
Устройство для диагностирования состояния скважинного глубиннонасосного оборудования состоит из измерительного модуля 1 и блока регистрации сигналов 2. Измерительный модуль 1 включает датчик усилий 3, датчик положения 4, датчик давлений 5, акустический датчик 6 и датчик температуры 7. Выходы указанных датчиков подключены на соответствующие тракты измерений блока регистрации сигналов 2. Тракты измерения усилия, давления, уровня жидкости и температуры содержат усилители 8, 9 и 10, мультиплексор 11, аналого-цифровой преобразователь 12 и блок временной задержки 13. Тракт измерения хода полированного штока содержит блок временной задержки 13, блок запуска измерений 14, приемник частотных сигналов 15 и генератор 16 синусоидальных колебаний. Кроме того блок регистрации 2 содержит микропроцессорный контроллер 17 с клавиатурой 18, программный блок управления 19, оперативное запоминающее устройство 20 и цифроаналоговый преобразователь 21. Выходы датчиков усилия 3 и давления 5 подключены на раздельные входы усилителя 8, а выходы акустического датчика 6 и датчика температуры 7 подключены на входы усилителей 9 и 10, соответственно. Выходы усилителей 8, 9 и 10 подключены на раздельные входы мультиплексора 11, на четвертый вход которого подключен выход генератора 16 синусоидальных колебаний. Выход мультиплексора 11 подключен на вход аналого-цифрового преобразователя 12, с выхода которого сигнал в цифровом коде поступает на порт контроллера 14. Выход датчика положения 4 подключен на соответствующий вход контроллера 17 и на первый вход блока запуска измерений 14, на второй вход которого подключен выход блока временной задержки 13, а на третий вход подключен приемник частотных сигналов 15 в диапазоне радио- и ультракрасных частот. Выход блока запуска измерений 14 подключен на соответствующий вход контроллера 17. При этом мультиплексор 11, блок временной задержки 13, программный блок управления 19, цифроаналоговый преобразователь 21, оперативное запоминающее устройство 20 и генератор 16 синусоидальных колебаний, а также клавиатура 18 соединены с соответствующими портами микропроцессорного контроллера 17. С выходов цифроаналогового преобразователя 21 и генератора 16 синусоидальных колебаний сигнал может быть подан на координаты графопостроителя, соответственно Y и X. Контроллер 17 имеет выход на графический индикатор 22, на котором отображаются данные измерений в цифровом виде и графики полученных данных, а также имеется внешний выход на ПЭВМ для компьютерной обработки информации. A device for diagnosing the state of downhole pumping equipment consists of a measuring module 1 and a signal recording unit 2. Measuring module 1 includes a
Микропроцессорный контроллер 17 осуществляет прием и обработку информации, поступающей с датчиков, с последующим отображением ее в цифровом и/или графическом виде в соответствии с заданной программой. The microprocessor controller 17 receives and processes information from the sensors, followed by its display in digital and / or graphic form in accordance with a given program.
Датчик усилия 3 выполнен в виде тензодатчика, снабжен быстросъемным фиксатором-кронштейном для фиксации его в узле канатной подвески станка-качалки между нижней и верхней траверсами. Датчик положения 4 выполнен в виде концевого датчика и установлен на темной части полированного штока с возможностью фиксирования в рабочее положение автоматически, для чего его устанавливают на фиксаторе-салазках с возможностью его перемещения вверх по полированному штоку в период первого хода полированного штока и самоустановки в необходимое рабочее положение. Акустический датчик 6 предназначен для создания акустического импульса, преобразования воздействующего и отраженного акустических сигналов в электрические. Датчик 6 выполнен в виде единого узла, состоящего из клапана, пьезокерамического датчика, а также датчика давления 5, замеряющего перепады давления, связанные с работой глубинных насосов, и датчика температуры 7, замеряющего температуру на устье скважины. Единый узел указанных датчиков 5, 6 и 7 установлен на устьевой арматуре скважины. При этом блок регистрации 2 устройства выполнен в отдельном герметичном корпусе в виде вторичного прибора, который жестко крепится в узле канатной подвески на фиксаторе-кронштейне и механически связан с датчиком усилий 3 в режиме записи динамограмм либо устанавливается на устьевой арматуре в режиме записи эхограмм, при проведении измерений датчиками давления 5, акустическим 6 и температуры 7. На лицевой панели устройства установлены графический индикатор 22 и клавиатура 18. The
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Для проведения диагностирования технического состояния штанговой глубиннонасосной установки все датчики устанавливают в соответствующем месте на дневной поверхности скважины, выходы датчиков подключают к входу вторичного прибора, на соответствующие тракты измерения блока регистрации 2. Заявляемое устройство обеспечивает выполнение следующих функций:
- тестирование готовности прибора к работе (установка "0");
- запись одиночных динамограмм с автоматической регистрацией нулевой нагрузки (P0), веса штанг (Pш), веса штанг и жидкости (Pш+ж);
- просмотр динамограмм на графическом индикаторе непосредственно на скважине;
- просмотр первичного протокола на графическом индикаторе со следующей информацией: N куста, N скважины, длина хода, период, Pmax, Pш+ж, Pш, Pmin, дата замера, текущее время;
- расчет и просмотр на скважине дебита по одиночной динамограмме;
- автоматическая запись циклических динамограмм (циклограмм) с выбранным интервалом времени;
- просмотр циклограмм на графическом индикаторе непосредственно на скважине;
- расчет и просмотр дебита по каждой из полученных циклограмм;
- расчет и просмотр величины среднего дебита по всем записанным в циклическом режиме динамограммам;
- тестирование клапанов насоса и просмотр утечек клапанов насоса на графическом индикаторе;
- автоматическое определение затрубного давления, построение кривой изменения затрубного давления (Pзатр);
- долговременное сохранение в памяти устройства всей записанной информации;
- определение уровня жидкости в скважине (Hдин);
- определение температур на устье скважины, построение кривой изменения температур;
- ввод необходимой информации в базу данных ПЭВМ.To diagnose the technical condition of the sucker rod pump installation, all sensors are installed in an appropriate place on the day surface of the well, the outputs of the sensors are connected to the input of the secondary device, to the corresponding measurement paths of the recording unit 2. The inventive device provides the following functions:
- testing the readiness of the device for operation (setting "0");
- record of single dynamograms with automatic registration of zero load (P 0 ), rod weights (P W ), rod and fluid weights (P W + W );
- viewing dynamograms on a graphical indicator directly at the well;
- viewing the primary protocol on a graphical indicator with the following information: N well, N well, stroke length, period, P max , P w + w , P w , P min , date of measurement, current time;
- calculation and viewing at the well of a flow rate in a single dynamogram;
- automatic recording of cyclic dynamograms (cyclograms) with a selected time interval;
- viewing cyclograms on a graphical indicator directly at the well;
- calculation and viewing of the flow rate for each of the received cyclograms;
- calculation and viewing of the average flow rate for all dynamograms recorded in a cyclic mode;
- testing of pump valves and viewing leaks of pump valves on a graphical indicator;
- automatic determination of annular pressure, construction of a curve of changes in annular pressure (P shut );
- long-term storage in the device memory of all recorded information;
- determination of the level of fluid in the well (H din );
- determination of temperatures at the wellhead, construction of a curve of temperature changes;
- entering the necessary information into the PC database.
Режим работы устройства выбирают с помощью клавиатуры 18. Запись информации о техническом состоянии ШГНУ производят в течение одного или кратного количества циклов работы установки. Рабочий цикл определяют по интервалу времени между двумя "мертвыми" точками положения балансира ШГНУ. The operating mode of the device is selected using the keyboard 18. The recording of information about the technical condition of the SHNU is carried out during one or a multiple of the number of operation cycles of the installation. The duty cycle is determined by the time interval between two "dead" points of the balancer position SHNU.
При снятии динамограммы, характеризующей работу насоса, в блоке регистрации 2 в оперативно-запоминающем устройстве 20 задается область, в которую будет заноситься информация о работе насоса, а также заносятся данные: N куста, N скважины, длина хода и период хода полированного штока. Затем запускают отсчет времени в блоке временной задержки 13, после чего запускают станок-качалку на несколько периодов, полированный шток при этом совершает возвратно-поступательное движение, как следствие - датчики усилия 3 и хода 4 полированного штока начинают формировать сигналы. По истечении времени задержки, после того, как ШГНУ вошла в установившийся режим работы, автоматически или с дистанционного пульта оператора запускается режим измерения, и сигнал с датчика усилий 3 поступает на усилитель 8 и далее через мультиплексор 11, который осуществляет коммутацию имеющихся аналоговых сигналов, - на вход аналого-цифрового преобразователя 12, а с него - на порт микропроцессорного контроллера 17. В это же время сигнал с датчика положения 4 также поступает на вход микропроцессорного контроллера 17 и на вход блока запуска измерений 14. При этом датчик положения 4 установлен на полированном штоке станка-качалки таким образом, чтобы синхронизирующий сигнал запуска измерения микропроцессорного контроллера 17 вырабатывался в блоке запуска измерений 14 только тогда, когда канатная подвеска находится в крайнем нижнем положении. По этому сигналу контроллер 17 начинает измерять время одного качания и усилие между траверсами подвески штанг. Обработка постоянно поступающей в цикле измерения информации о времени и усилии осуществляется в контроллере 17 в соответствии с заданной программой, поступающей из программного блока управления 19. После прихода с датчика положения второго синхронизирующего сигнала по цепи датчик положения 4 - блок запуска измерений 14 - контроллер 17 - генератор 16 синусоидальных колебаний информация автоматически выводится на графический индикатор 22, заносятся в память оперативно-запоминающего устройства 20 все необходимые уровни нагрузок и единичная динамограмма. При этом развертка динамограммы по оси X осуществляется по сигналу с генератора синусоидальных колебаний 16, период колебаний которого соответствует периоду одного качания. На экране графического индикатора 22 отображается одиночная динамограмма (фиг. 2), по которой определяют вес штанг Pшт, вес штанг плюс жидкости Pш+ж, минимальный (Pmin) и максимальный (Pmax) вес штанг, а также длину хода. Значения нагрузок в цифровом виде заносятся в протокол промысловых испытаний с фактическими нагрузками за период одного цикла. По полученной одиночной динамограмме в соответствии с программой, заданной программным блоком управления 19, автоматически прямо на скважине рассчитываются величина среднего дебита, утечки в клапанах насоса, производительность насоса.When removing the dynamogram characterizing the operation of the pump, in the recording unit 2 in the random access memory 20, an area is entered into which information about the operation of the pump will be entered, as well as data: N well, N wells, stroke length and polished rod stroke period. Then, the countdown starts in the time delay block 13, after which the rocking machine is started for several periods, the polished rod at the same time makes a reciprocating movement, as a result, the
Однако величина дебита скважины, рассчитанная по одной динамограмме, может быть случайной величиной, например, при нестабильной работе скважины (прохождение пучков газа и т.д.). Для получения достоверных данных о дебите производят автоматическую запись циклических динамограмм (циклограмм) с выбранным интервалом времени. Перед запуском станка-качалки в устройстве для диагностирования в оперативно-запоминающем устройстве 17 задается область, в которую будет заноситься информация о нагрузках на протяжении всего периода измерений, а также заносятся все текущие параметры: N скважины, N куста, величина хода и период хода полированного штока. В блок временной задержки 13 заносится величина интервала времени, через который будет производиться снятие динамограмм (от 1 до 99 мин). В соответствии с выбранным интервалом настраивается блок временной задержки 13, после чего блок регистрации 2 переходит в дежурный режим. После этого запускается станок-качалка, и по истечении выбранного интервала времени блок временной задержки 13 подает сигнал в блок запуска измерений 14, который, в свою очередь, выводит блок регистрации 2 из дежурного режима в режим снятия динамограмм. Поступающие сигналы с датчиков усилий 3 и положения 4 по соответствующим трактам измерения поступают на контроллер 17, где в соответствии с программой блока программного управления 19 обрабатываются и записываются в память оперативно-запоминающего устройства 20. После снятия первой динамограммы автоматически, без участия оператора, блок регистрации 2 возвращается в состояние для записи через выбранный интервал времени следующей динамограммы. После окончания времени исследований запускается режим обработки информации. На графическом индикаторе 22 записаны циклограммы работы насоса (фиг. 3), по которым производится расчет среднего дебита по всем записанным в циклическом режиме динамограммам. However, the well production rate calculated from one dynamogram may be a random value, for example, during unstable well operation (passage of gas beams, etc.). To obtain reliable data on the flow rate, cyclic dynamograms (cyclograms) are automatically recorded with a selected time interval. Before starting the rocking machine, the area in which the load information will be entered throughout the entire measurement period is set in the diagnostic device in the random access memory 17, and all current parameters are entered: N well, N well, stroke size and polished stroke period stock. In the time delay unit 13, the value of the time interval through which the dynamograms will be taken (from 1 to 99 minutes) is entered. In accordance with the selected interval, the time delay unit 13 is configured, after which the registration unit 2 goes into standby mode. After that, the rocking machine starts, and after the selected time interval, the time delay unit 13 sends a signal to the measurement start unit 14, which, in turn, takes the registration unit 2 from standby mode to the dynamogram removal mode. The incoming signals from the
Для определения уровня жидкости в скважине блок регистрации 2 устанавливают на устьевой арматуре, настраивают на режим работы датчиков 5, 6 и 7. Датчик давления 5 измеряет величину давления в затрубном пространстве, а датчик температуры 7 - температуру на устье. Полученные электрические сигналы по соответствующим трактам измерения давления и температуры передаются на контроллер 17, в оперативно-запоминающее устройство 20 и на графический индикатор 22. Затем генерируют акустический сигнал на устье скважины путем кратковременного открытия клапана на акустическом датчике 6, при этом измеряют время прохождения акустического сигнала от устья скважины до границы раздела фаз "газ-жидкость". Отраженный акустический сигнал поступает в канал измерения уровня жидкости. По измеренному времени и с учетом таблицы поправок скорости распространения акустического сигнала от давления и температуры на экран графического индикатора 22 выводится автоматически эхограмма, по которой в ручном или автоматическом режиме определяют уровень жидкости непосредственно после измерения (фиг. 4). Измеренное значение уровня жидкости и график записываются также в оперативную память блока 20 и хранятся там до следующей записи по этому каналу. To determine the level of fluid in the well, the registration unit 2 is installed on the wellhead, adjusted to the operation mode of the sensors 5, 6 and 7. The pressure sensor 5 measures the pressure in the annulus, and the temperature sensor 7 measures the temperature at the wellhead. The obtained electrical signals through the corresponding pressure and temperature measuring paths are transmitted to the controller 17, to the random access memory 20 and to a graphic indicator 22. Then, an acoustic signal is generated at the wellhead by briefly opening the valve on the acoustic sensor 6, and the acoustic signal transit time is measured from the wellhead to the gas-liquid interface. The reflected acoustic signal enters the channel for measuring the liquid level. According to the measured time and taking into account the table of corrections of the propagation speed of the acoustic signal from pressure and temperature, an echogram is automatically displayed on the screen of graphical indicator 22, according to which the liquid level is determined in the manual or automatic mode immediately after the measurement (Fig. 4). The measured value of the liquid level and the graph are also recorded in the RAM unit 20 and stored there until the next recording on this channel.
При необходимости вся полученная информация о работе скважинного оборудования может быть оперативно выведена на ПЭВМ. If necessary, all information obtained on the operation of downhole equipment can be quickly displayed on a PC.
Таким образом:
1. Заявляемое устройство для диагностирования состояния скважинного глубиннонасосного оборудования обеспечивает расширение функциональных возможностей по сравнению со всеми известными аналогами, так как впервые обеспечивает одновременно:
- замер одиночных динамограмм
- расшифровку одиночных динамограмм без компьютера непосредственно на скважине
- вывод на экран индикатора нагрузок в колонне насосных штанг и дебита скважины
- автоматическую запись последовательных динамограмм (циклограмм)
- расшифровку циклограмм
- вывод на экран индикатора средней величины дебита по измеренным циклограммам
- замер и расшифровку утечек в клапанах
- запись эхограмм
- уточненное определение их уровней скважин
- контроль и запись затрубного давления
- контроль и запись температур при работе скважины и ее технологических тепловых обработках.Thus:
1. The inventive device for diagnosing the condition of downhole pumping equipment provides enhanced functionality in comparison with all known analogues, since for the first time it simultaneously provides:
- measurement of single dynamograms
- decryption of single dynamograms without a computer directly at the well
- display on the screen of the indicator of loads in the string of pump rods and flow rate of the well
- automatic recording of successive dynamograms (cyclograms)
- decoding of cyclograms
- display on the screen of an indicator of the average value of the flow rate for the measured cyclograms
- measurement and decoding of leaks in valves
- record of echograms
- refined definition of their well levels
- monitoring and recording annulus pressure
- control and recording of temperatures during the operation of the well and its technological heat treatments.
2. Заявляемое устройство обеспечивает автоматический оперативный контроль последовательных динамограмм (циклограмм) с интервалом записи от 1 до 99 мин. При этом устройство имеет автоматическую балансировку нуля, не требует затрат времени на температурную балансировку датчика усилий и полированного штока. Затраты времени на получение аналогичной информации по сравнению с известными аналогичными устройствами сокращаются в 3-5 раз. 2. The inventive device provides automatic operational control of sequential dynamograms (cyclograms) with a recording interval of 1 to 99 minutes. At the same time, the device has automatic zero balancing, does not require time-consuming temperature balancing of the force sensor and polished rod. The time required to obtain similar information in comparison with known similar devices is reduced by 3-5 times.
3. Устройство имеет 160 каналов для записи необходимых исследований по скважинам. Время работы аккумуляторов до подзарядки 24 часа. Это обеспечивает возможности по комплексному исследованию большого фонда скважин в течение 2 - 3 рабочих смен. 3. The device has 160 channels for recording the necessary well studies. Battery life up to 24 hours. This provides opportunities for a comprehensive study of a large stock of wells for 2 to 3 work shifts.
4. Устройство имеет уникальное достоинство - автоматическую запись последовательных динамограмм и выдачу протокола со средней величиной дебита по всем замерам. Это исключает возможные ошибочные результаты, что характерно для всех сигналов. Поэтому информация является достоверной. 4. The device has a unique advantage - automatic recording of successive dynamograms and the issuance of a protocol with an average flow rate for all measurements. This eliminates possible erroneous results, which is typical for all signals. Therefore, the information is reliable.
5. Полностью исключены опасные работы для оператора при проведении исследований. 5. Dangerous work for the operator during research is completely excluded.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119135/06A RU2168653C2 (en) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | Device for diagnosis of state downhole pumping equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99119135/06A RU2168653C2 (en) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | Device for diagnosis of state downhole pumping equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2168653C2 true RU2168653C2 (en) | 2001-06-10 |
Family
ID=20224659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99119135/06A RU2168653C2 (en) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | Device for diagnosis of state downhole pumping equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168653C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA024820B1 (en) * | 2013-10-10 | 2016-10-31 | Тоо "Алстронтелеком" | Method of hydrodynamic surveys-diagnostics of well equipped with sucker rod pumping (srp) unit |
| RU2602719C2 (en) * | 2011-10-28 | 2016-11-20 | Везерфорд/Лэм, Инк. | Fluid load line calculation, concavity test and iterations on damping factor for downhole pump card |
| RU2790157C1 (en) * | 2022-06-28 | 2023-02-14 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for operating a well equipped with a downhole rod pumping unit in conditions complicated by a decrease in the dynamic level |
-
1999
- 1999-09-06 RU RU99119135/06A patent/RU2168653C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602719C2 (en) * | 2011-10-28 | 2016-11-20 | Везерфорд/Лэм, Инк. | Fluid load line calculation, concavity test and iterations on damping factor for downhole pump card |
| US9810212B2 (en) | 2011-10-28 | 2017-11-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Fluid load line calculation and concavity test for downhole pump card |
| US9810213B2 (en) | 2011-10-28 | 2017-11-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Calculating downhole pump card with iterations on single damping factor |
| US9810214B2 (en) | 2011-10-28 | 2017-11-07 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Calculating downhole pump card with iterations on dual damping factors |
| EA024820B1 (en) * | 2013-10-10 | 2016-10-31 | Тоо "Алстронтелеком" | Method of hydrodynamic surveys-diagnostics of well equipped with sucker rod pumping (srp) unit |
| RU2790157C1 (en) * | 2022-06-28 | 2023-02-14 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for operating a well equipped with a downhole rod pumping unit in conditions complicated by a decrease in the dynamic level |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10060247B2 (en) | Hydrocarbon well performance monitoring system | |
| US6292757B1 (en) | Method and apparatus for continuously monitoring parameters of reciprocating compressor cylinders | |
| JP2008003043A (en) | Method, apparatus, and system for detecting damages | |
| CN104652501A (en) | Pile foundation quality detection device and pile foundation quality detection method of shock excitation in pile side prospect hole | |
| US20160291186A1 (en) | Seismic cable, system and method for acquiring information about seismic, microseismic and mechanical vibration incidents in a well | |
| US3824851A (en) | Automatic data retrieval system for pumping wells | |
| CN101261142A (en) | Full-automatic eddy current sensor dynamic/ static checking instrument | |
| GB2024434A (en) | Monitoring fluid flow through a drill string | |
| CN103885412A (en) | Real-time safety monitoring system for sea drilling platform | |
| RU2168653C2 (en) | Device for diagnosis of state downhole pumping equipment | |
| CN104977227A (en) | Online liquid density meter | |
| US20100021314A1 (en) | Method and apparatus for monitoring the performance of a compressor | |
| NL8801364A (en) | LINEAR EXTRAPOLATION FILTER. | |
| CN105626030A (en) | Well drilling parameter monitoring system and monitoring method | |
| KR100366397B1 (en) | Automatic measuring and assessment system for bridge diagnostics | |
| CN112903023B (en) | Stress and sound emission integrated sensor for homologous monitoring, monitoring method and mounting method | |
| CN112459765B (en) | System and method for collecting load data of rotary drilling tool | |
| CN201218067Y (en) | Automatic drilling mud monitoring system | |
| CN204703198U (en) | The reflection wave method device of exciting in the inspecting hole of stake side | |
| RU2480583C1 (en) | Telemetric system of bottomhole parameters monitoring | |
| RU2208154C1 (en) | Information-technological geonavigation complex | |
| JP4246417B2 (en) | Magnet float level gauge fault diagnosis system | |
| RU2097553C1 (en) | Device for controlling operational condition of depth casing pumps | |
| SU1731987A1 (en) | System for remote dynamometer testing of deep pumps | |
| RU2682269C2 (en) | Downhole device for acoustic quality control of cementing wells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040907 |