RU2213262C1 - Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок - Google Patents

Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок Download PDF

Info

Publication number
RU2213262C1
RU2213262C1 RU2002115511A RU2002115511A RU2213262C1 RU 2213262 C1 RU2213262 C1 RU 2213262C1 RU 2002115511 A RU2002115511 A RU 2002115511A RU 2002115511 A RU2002115511 A RU 2002115511A RU 2213262 C1 RU2213262 C1 RU 2213262C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microprocessor
unit
output
input
deep
Prior art date
Application number
RU2002115511A
Other languages
English (en)
Inventor
А.Л. Беляев
Original Assignee
Беляев Алексей Леонидович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Беляев Алексей Леонидович filed Critical Беляев Алексей Леонидович
Priority to RU2002115511A priority Critical patent/RU2213262C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2213262C1 publication Critical patent/RU2213262C1/ru

Links

Landscapes

  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

Комплекс предназначен для использования в области нефтедобычи в составе информационно-измерительных систем, применяется для управления работой скважинных штанговых глубинно-насосных установок (ШГНУ), а также для косвенного подсчета количества добытой нефти и обеспечивает сбор и накопление информации о работе ШГНУ. Состоит из установленных на каждой ШГНУ измерительного модуля, блока регистрации и исполнительного устройства. Съем информации производится периодически с помощью портативного компьютера, или специального накопительного устройства, или по линии связи. Измерительный модуль состоит из преобразователя усилий, который подключается к усилителю сигнала блока, включающего в себя мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, блок питания, часы реального времени с будильником, микропроцессор, имеющий в своем составе постоянно запоминающее устройство, последовательный двунаправленный порт ввода/вывода информации, аккумуляторную батарею, резервную батарею питания, частотный передатчик, блок перезапуска микропроцессора при его остановке. Измерительный модуль и блок питания устанавливаются в траверсы ШГНУ. Исполнительное устройство включает в себя приемник частотных сигналов, ключ, управляющий запуском и остановкой ШГНУ. Создается возможность получения и накопления информации о работе ШГНУ и на основе ее оперативного анализа обеспечивается автоматическое управление режимом откачки нефти, экономится ресурс парка ШГНУ, увеличивается точность измерений, обеспечивается надежность и снижаются затраты на производство. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и применимо для диагностирования состояния скважинных штанговых глубинно-насосных установок ШГНУ, подсчета дебита ШГНУ и управления работой ШГНУ.
Известна система телединамометрирования глубинных штанговых насосов (патент РФ 2160385, МПК F 04 В 47/00, бюл. 15, 2001 г.), содержащая установленные на каждой глубинно-насосной установке датчики усилия, соединенные с коммутатором. Через канал связи датчики усилия соединены с приемным трактом измерения усилия, выход которого соединен с входом блока масштабирования, последовательно соединенного с блоком селектирования и вычислительным устройством. Блок адаптирующихся колебаний выполнен из последовательно соединенных блока измерения периода хода полированного штока, генератора синусоидальных колебаний и интегратора. Выход блока адаптирующихся колебаний подключен к входу блока масштабирования.
Дополнительно введен блок определения положения полированного штока, выполненного из последовательно соединенных блока дифференцирования и блока формирования импульсов. Вход блока определения положения полированного штока соединен с приемным трактом измерения усилия, а его выход соединен с блоком измерения периода кода полированного штока. Недостатком такой системы является низкая надежность из-за наличия проводов связи и питания, а также отсутствие элементов управления работой ШГНУ, что не дает возможности регулировать режим откачки, особенно это важно для скважин с периодическим выбросом газа и малодебитных скважин.
Наиболее близким к заявляемому, только в части измерения усилий, является устройство для диагностирования состояния скважинного глубинно-насосного оборудования, содержащее измерительный модуль, состоящий из датчика усилия, установленного в узле канатной подвески, и датчика положения, взаимодействующего с полированным штоком станка-качалки, и блока регистрации сигналов с приемными трактами измерения усилия, периода хода полированного штока (см. описание изобретения 2168653 от 06.09.1999). Запись информации по усилию происходит после того, как устройство получит сигнал от датчика положения штока и определит период хода ШГНУ, следующим образом: сигнал о периоде поступает в генератор синусоидальных колебаний, сигнал с генератора поступает на вход мультиплексора одновременно с сигналом датчика положения о начале периода хода ШГНУ и одновременно происходит запись информации по усилию как функции от сигнала генератора синусоидального сигнала, т.о., в память записывается зависимость "усилие-перемещение".
К недостаткам такого способа записи информации, реализуемого техническим решением по патенту 2168653, относится погрешность при имитации перемещения штока ШГНУ с помощью генератора синусоидального сигнала, т.к. генератор имеет свою погрешность и, кроме того, функция реального перемещения полированного штока ШГНУ не является синусоидальной, а имеет более сложную формулу и зависит от величины сил трения в скважине, мощности насоса, глубины подвеса и др. величин (см. Т.М. Алиев и др. "Телединамометрирование глубинно-насосных скважин". Баку, Азербнешр, 1963), таким образом, устройство сохраняет в памяти уже искаженную информацию.
К недостаткам этого устройства также относится наличие датчика положения, усложняющего монтаж и эксплуатацию из-за наличия проводов, вследствие чего падает надежность системы, усложняется схема устройства и его наладка при массовой эксплуатации.
Задачей создания изобретения является получение и накопление информации о работе ШГНУ и на основе ее оперативного анализа обеспечение автоматического управления режимом откачки нефти для экономии электроэнергии, ресурса парка ШГНУ, увеличение точности измерений, обеспечение надежности и снижение затрат на производство.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок, содержащий измерительный модуль, который включает преобразователь усилия в напряжение, устанавливаемый в траверсах ШГНУ, блок регистрации с трактом измерения усилия, устанавливаемый на узле канатной подвески, а тракт измерения усилия включает в себя: усилитель, мультиплексор с раздельными входами, АЦП, кроме того, блок регистрации содержит микропроцессор со встроенными ПЗУ и ОЗУ, при этом выход преобразователя усилия соединен с входом усилителя, а выход усилителя - с первым входом мультиплексора, выход мультиплексора подключен к входу АЦП, который подключен к порту микропроцессора, при этом мультиплексор подсоединен к порту микропроцессора, и отличительных существенных признаков, таких как наличие исполнительного устройства, включающего последовательно подключенные друг к другу приемник частотных сигналов, таймер и ключ, первый вход которого подключен к выходу приемника частотных сигналов, второй вход - к выходу таймера, а третий вход - к устройствам внешнего управления, а выход ключа - к реле включения ШГНУ, причем исполнительное устройство установлено в шкафу управления ШГНУ, а блок регистрации дополнительно содержит часы реального времени, блок питания, аккумуляторную батарею и резервную батарею питания, при этом часы реального времени подключены к резервной батарее питания и двунаправленному порту микропроцессора, выходом - к блоку питания, на вход которого подключена аккумуляторная батарея и источник внешнего питания, а выход - со вторым входом мультиплексора, при этом микропроцессор связан с дополнительно введенным в блок регистрации перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, связанным с двунаправленным портом микропроцессора, частотным передатчиком, подключенным своим входом к микропроцессору, блоком перезапуска микропроцессора, связанным своим входом с портом микропроцессора, а выходом - с выводом сброса микропроцессора, и двунаправленным портом ввода-вывода на внешние устройства.
Поставленную задачу можно решить, отказавшись от использования датчика положения и генератора синусоидальных колебаний, который имитирует пройденный путь полированного штока ШГНУ при возвратно-поступательном движении и вносит погрешность в измерения, а производить запись информации в память, поступающей с ПУ в течение нескольких периодов хода полированного штока. Информация записывается как линейная функция от времени, задается период квантования с использованием часов реального времени с высокой точностью, после чего полученная информация анализируется по соответствующей программе методом быстрого преобразования Фурье с целью вычисления периода колебаний. Далее оцениваются точки излома графика и определяется точка восприятия нагрузки, которая является началом периода колебаний. Полученный период в виде "усилие-время" записывается в долговременную память БР и анализируется известными методами для получения коэффициента подачи ШГНУ и текущего дебита, эти значения также заносятся в долговременную память и периодически анализируются по соответствующей программе в БР, в результате работы которой принимается решение на выключение ШГНУ, если ее работа становится нерентабельной. Запуск ШГНУ происходит через определенное время с помощью ТАЙМЕРА 2, после чего повторяются вышеописанные измерения и определяется необходимость работы ШГНУ, если дебит восстановился, то работа ШГНУ продолжается, если нет, ШГНУ останавливается и т.д., пока дебит не будет в рентабельной зоне. Это позволит сократить расход электроэнергии и увеличит межремонтный период ШГНУ. Полученная информация - зависимость "усилие-время", коэффициент подачи, дебит и время измерения, записанная в долговременную память ППЗУ БР, накапливается для дальнейшей выгрузки в ПЭВМ и обработки известными методами для линейных функций, а также сложных функций, более точно имитирующих реальное перемещение полированного штока ШГНУ с учетом всех параметров примененного оборудования ШГНУ и индивидуального различия скважин и построения на их основе зависимостей "усилие-перемещение", т.е. динамограмм для целей учета и анализа. Дополнительно введены в блок схемы БР часы реального времени с будильником, которые позволяют производить измерения в реальном масштабе времени, выдерживать необходимые интервалы времени между измерениями и технологические задержки, а также осуществлять запуск измерений в заданное время. Для обеспечения автономной работы введена аккумуляторная батарея АКК. Введен блок питания с возможностью управления от микропроцессора и таймера, что позволяет экономично использовать ресурсы аккумулятора. Дополнительно введен блок частотного передатчика ЧП, обеспечивающий выдачу сигнала на отключение ШГНУ. Введен двунаправленный порт В/В. Введен блок перезапуска микропроцессора БПМ, обеспечивающий перезапуск микропроцессора в случае его остановки по какой-либо причине. Введена дополнительная резервная батарея питания для обеспечения бесперебойной работы ТАЙМЕРА1.
Дополнительно введен блок ИУ, состоящий из приемника частотных колебаний ПЧ, ТАЙМЕРА2, обеспечивающего запуск ШГНУ через определенное время, ключа К, включающего или отключающего реле запуска ШГНУ.
Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна".
Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными, обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидным для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень".
Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемой блок-схемой на чертеже.
Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок содержит измерительный модуль 1, который включает преобразователь усилия в напряжение 2, устанавливаемый в траверсах ШГНУ, блок регистрации 3 с трактом измерения усилия, устанавливаемый на узле канатной подвески. Тракт измерения усилия включает в себя усилитель 4, мультиплексор 5 с раздельными входами, АЦП 6.
Блок регистрации 3 содержит микропроцессор 7 со встроенными ПЗУ и ОЗУ, при этом выход преобразователя усилия 2 соединен с входом усилителя 4, а выход усилителя 4 - с первым входом мультиплексора 5, выход мультиплексора 5 подключен к входу АЦП 6, который подключен к порту микропроцессора 7, при этом мультиплексор 5 подсоединен к порту микропроцессора 7.
Комплекс содержит исполнительное устройство 8, включающее последовательно подключенные друг к другу приемник частотных сигналов 9, таймер 10 и ключ 11, первый вход которого подключен к выходу приемника частотных сигналов 9, второй вход - к выходу таймера 10, а третий вход 12 - к устройствам внешнего управления, а выход 13 ключа 11 - к реле включения ШГНУ, причем исполнительное устройство установлено в шкафу управления ШГНУ (шкаф управления на чертеже не показан).
Блок регистрации 3 дополнительно содержит часы реального времени 14, блок питания 15, аккумуляторную батарею 16 и резервную батарею питания 17.
Часы реального времени 14 подключены к резервной батарее питания 17 и двунаправленному порту микропроцессора 7, выходом - к блоку питания 15, на вход которого подключена аккумуляторная батарея 16 и источник внешнего питания, а выход соединен со вторым входом мультиплексора 5, при этом микропроцессор 7 связан двунаправленным портом с дополнительно введенным в блок регистрации 3 перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством 18, частотным передатчиком 19 подключенным своим входом к микропроцессору 7, блоком перезапуска 20 микропроцессора, связанным своим входом с портом микропроцессора 7, а выходом - с выводом сброса микропроцессора 7 и двунаправленным портом ввода-вывода 21 на внешние устройства.
Перед описанием работы принимаем, что масштабный коэффициент по усилию определен и записан в память, нулб измерительного канала усилий установлен.
Работает комплекс следующим образом: запуск БР 3 происходит с помощью ТАЙМЕРА1 14, который выдает команду на включение БП 15, измерительный модуль 1 и БР 3 представляют собой один блок, установленный в траверсы ШГНУ, преобразователь усилий - это мост из тензорезисторов преобразует информацию об усилии, приложенном к полированному штоку, в сигналы, которые через усилитель 4 поступают на вход мультиплексора 5 и далее, через АЦП 6 поступают в МП 7, который осуществляет прием и обработку информации в соответствии с заданной программой, МП 7 начинает запись сигнала ПУ 2 в собственное ОЗУ и прекращает запись через некоторое время. В результате работы программы получаем записанный в ППЗУ 18 один период колебаний ШГНУ в виде "усилие-время" и др. информацию. После чего ТАЙМЕР 14 выдает команду на выключение БП 15 и через некоторое время опять на включение и т.д. Одновременно анализируется информация, накопленная в ППЗУ 18, и если дебит ниже предела рентабельности, то отключение ШГНУ происходит по команде микропроцессора МП 7, поступающей в частотный передатчик ЧП 19. Прием сигнала осуществляет приемник частотных сигналов ПЧ 9 в исполнительное устройство ИУ 8 и приводит ключ К 11 в состояние "выключено", что отключает реле включения ШГНУ. ПЧ 9 одновременно запускает ТАЙМЕР2 10, который включает через некоторое время ШГНУ по команде с ключа К11.
Съем информации производится периодически с помощью портативного компьютера или специального накопительного устройства или по линии связи.

Claims (1)

  1. Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок, содержащий измерительный модуль, который включает преобразователь усилия в напряжение, устанавливаемый в траверсах штанговой глубинно-насосной установки (ШГНУ), блок регистрации с трактом измерения усилия, устанавливаемый на узле канатной подвески, а тракт измерения усилия включает в себя усилитель, мультиплексор с раздельными входами, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кроме того, блок регистрации содержит микропроцессор со встроенными постоянно запоминающим устройством (ПЗУ) и оперативно запоминающим устройством (ОЗУ), при этом выход преобразователя усилия соединен с входом усилителя, а выход усилителя - с первым входом мультиплексора, выход мультиплексора подключен к входу АЦП, который подключен к порту микропроцессора, при этом мультиплексор подсоединен к порту микропроцессора, отличающийся тем, что он содержит исполнительное устройство, включающее последовательно подключенные друг к другу приемник частотных сигналов, таймер и ключ, первый вход которого подключен к выходу приемника частотных сигналов, второй вход - к выходу таймера, а третий вход - к устройствам внешнего управления, а выход ключа - к реле включения ШГНУ, причем исполнительное устройство установлено в шкафу управления ШГНУ, а блок регистрации дополнительно содержит часы реального времени, блок питания, аккумуляторную батарею и резервную батарею питания, при этом часы реального времени подключены к резервной батарее питания и двунаправленному порту микропроцессора, выходом - к блоку питания, на вход которого подключена аккумуляторная батарея и источник внешнего питания, а выход - со вторым входом мультиплексора, при этом микропроцессор связан с дополнительно введенным в блок регистрации перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, связанным с двунаправленным портом микропроцессора, частотным передатчиком, подключенным своим выходом к микропроцессору, блоком перезапуска микропроцессора, связанным своим входом с портом микропроцессора, а выходом - с выводом сброса микропроцессора, и двунаправленным портом ввода-вывода на внешние устройства.
RU2002115511A 2002-06-10 2002-06-10 Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок RU2213262C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115511A RU2213262C1 (ru) 2002-06-10 2002-06-10 Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002115511A RU2213262C1 (ru) 2002-06-10 2002-06-10 Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2213262C1 true RU2213262C1 (ru) 2003-09-27

Family

ID=29777764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002115511A RU2213262C1 (ru) 2002-06-10 2002-06-10 Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2213262C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10613240B2 (en) Seismic sensor and threshold adjusting method
US9329579B2 (en) Wireless sensor device
KR101709888B1 (ko) 센서 장치, 계측 시스템 및 계측 방법
US11408270B2 (en) Well testing and monitoring
CN105103401B (zh) 传感器装置及监视系统
CN106289034B (zh) 一种低功耗振弦传感器及其激励检测方法
CN110109441B (zh) 一种激光惯组故障预测方法和系统
US6990431B2 (en) System and software to monitor cyclic equipment efficiency and related methods
CN106225656B (zh) 一种低功耗振弦传感器的激励检测装置及激励检测方法
KR20110109815A (ko) 데이터 수집 장치 및 그것을 이용한 데이터 수집 시스템
US20160241053A1 (en) Downhole battery control and monitoring assembly
US5458466A (en) Monitoring pump stroke for minimizing pump-off state
EP2721303B1 (en) Method for controlling at least a part of a pump station
JP2020101419A (ja) 管状態検知システム、その方法、及びセンサ端末
JPWO2016021395A1 (ja) 機器監視システム、機器監視プログラム、及び、機器監視方法
CN101583918A (zh) 具有省电的有限操作和克服振铃的调节的功率变换器
RU2213262C1 (ru) Комплекс управления режимом откачки и контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок
US20160301993A1 (en) Mechanism for Remote Safety Monitoring Sensor with Low-Power Consumption Communication
RU2228459C2 (ru) Устройство контроля дебита нефти для штанговых глубинно-насосных установок
KR20200115639A (ko) 탈황 장치의 운전 지원 시스템 및 운전 지원 방법
Engel et al. A heterogeneous system architecture for low-power wireless sensor nodes in compute-intensive distributed applications
CN101809858B (zh) 监视装置及监视方法
JP2005114555A (ja) 時間計測機能付制御装置
RU99182U1 (ru) Устройство дистанционного измерения резонансной частоты пьезоэлектрического акселерометра
RU99158U1 (ru) Устройство дистанционного измерения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040611