RU2806837C1 - Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps - Google Patents

Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps Download PDF

Info

Publication number
RU2806837C1
RU2806837C1 RU2023115689A RU2023115689A RU2806837C1 RU 2806837 C1 RU2806837 C1 RU 2806837C1 RU 2023115689 A RU2023115689 A RU 2023115689A RU 2023115689 A RU2023115689 A RU 2023115689A RU 2806837 C1 RU2806837 C1 RU 2806837C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
discrete
plc
outputs
sucker rod
Prior art date
Application number
RU2023115689A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тимофей Владимирович Коньков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Гидроприводы Конькова"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Гидроприводы Конькова" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Гидроприводы Конькова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2806837C1 publication Critical patent/RU2806837C1/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to control and monitoring systems for hydraulic drives of sucker rod pumps. The control system for the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller (PLC) connected through discrete inputs of the discrete input module to the outputs of two oil level sensors in the oil tank of the hydraulic pumping station of the sucker rod pump and connected through the analogue inputs of the analogue input module to the analogue outputs of two temperature sensors and two pressure sensors, and through the corresponding discrete outputs of the discrete output module and analogue outputs of the analogue output module connected to the corresponding inputs of two frequency converters of each of the two asynchronous motors of the two pressure lines of the pumping station, based on the settings pre-set by the operator separately for each of the two sets of electro-hydraulic equipment each of two circuits of pressure lines that connect the hydraulic pumping station with the corresponding hydraulic cylinders of the rod strings of sucker rod pumps, based on data on the level of formation fluid in the wells and the volume of raised formation fluid, obtained separately from the first echo sounder and the first flow meter and the second echo sounder and the second flow meter, a programmable logic controller through an analogue output module is made with the ability to separately regulate the speed characteristics of each of the two asynchronous motors to ensure independent operation of deep-well equipment with a given number of double strokes of each of the two hydraulic cylinder rods.
EFFECT: increase in formation fluid production per unit of time without increasing the number of surface equipment due to automatic control of electro-hydraulic equipment.
2 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к системам управления и контроля гидравлических приводов штанговых глубинных насосов.The invention relates to mechanical engineering, namely to control and monitoring systems for hydraulic drives of sucker rod pumps.

Уровень техникиState of the art

Известна система управления гидравлическим приводом штангового насоса, которая содержит комплект электрогидравлической аппаратуры (патент 2767669, публ. 18.03.2022, патентообладателем, которого является заявитель настоящей заявки). Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер, подключенный через дискретные выходы по меньшей мере к двум промежуточным реле, соединенным с по меньшей мере двумя электромагнитами, дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами по меньшей мере двух датчиков уровня рабочей жидкости (например, масла) в гидравлическом баке (гидробаке), аналоговые входы программируемого логического контроллера соединены с аналоговыми выходами по меньшей мере двух датчиков температуры и по меньшей мере двух датчиков давления. В программируемый логический контроллер через дискретные и аналоговые входы поступают сигналы о неисправности упомянутых датчиков, на основании этих сигналов происходит переключение на соответствующий резервный датчик. Соответствующие дискретные и аналоговые выходы программируемого логического контроллера соединены с соответствующими входами двух частотных преобразователей каждого из двух асинхронных электродвигателей, соединенных, в свою очередь, с соответствующими гидромоторами напорных линий насосной станции. На основании настроек оператора или при обнаружении неисправности электрогидравлической аппаратуры одной из напорных линий программируемый логический контроллер через дискретные и аналоговые выходы регулирует частоту асинхронных электродвигателей и управляет их включением или отключением для обеспечения работы глубинного оборудования с заданным количеством двойных ходов штока гидроцилиндра. Таким образом, система управления изменяет скорость вращения асинхронных электродвигателей, которые управляют движением штока гидроцилиндра привода глубинного штангового насоса, что ведет к увеличению объемов подъема пластовой жидкости, увеличению диапазона регулирования параметров работы штангового глубинного насоса и увеличению надежности работы системы в целом. A known control system for the hydraulic drive of a rod pump, which contains a set of electro-hydraulic equipment (patent 2767669, published 03/18/2022, the patent holder of which is the applicant of this application). The control system for the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller connected through discrete outputs to at least two intermediate relays connected to at least two electromagnets; the discrete inputs of the programmable logic controller are connected to the outputs of at least two working fluid level sensors (for example, oil) in the hydraulic tank (hydraulic tank), the analog inputs of the programmable logic controller are connected to the analog outputs of at least two temperature sensors and at least two pressure sensors. The programmable logic controller receives signals about the malfunction of the mentioned sensors through discrete and analog inputs; based on these signals, it switches to the corresponding backup sensor. The corresponding discrete and analog outputs of the programmable logic controller are connected to the corresponding inputs of two frequency converters of each of the two asynchronous electric motors, connected, in turn, to the corresponding hydraulic motors of the pressure lines of the pumping station. Based on the operator’s settings or when a malfunction is detected in the electro-hydraulic equipment of one of the pressure lines, the programmable logic controller, through discrete and analog outputs, regulates the frequency of asynchronous electric motors and controls their activation or deactivation to ensure the operation of deep-well equipment with a specified number of double strokes of the hydraulic cylinder rod. Thus, the control system changes the rotation speed of asynchronous electric motors that control the movement of the hydraulic cylinder rod of the deep-well sucker-rod pump drive, which leads to an increase in the volume of formation fluid lifting, an increase in the range of regulation of the operating parameters of the deep-well sucker-rod pump and an increase in the reliability of the system as a whole.

Недостатком известной системы управления является узкий диапазон управления характеристиками гидравлической аппаратуры, который не обеспечивает возможность одновременной эксплуатации двух раздельных скважин, и требует установки дополнительного наземного оборудования для управления каждым из эксплуатируемых пластов или скважин, или обеспечивает добычу небольшого объема пластовой жидкости. The disadvantage of the known control system is the narrow range of control of the characteristics of the hydraulic equipment, which does not provide the possibility of simultaneous operation of two separate wells, and requires the installation of additional surface equipment to control each of the exploited formations or wells, or ensures the production of a small volume of formation fluid.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является недостаточная эффективность работы глубинного оборудования, такого как штанговые глубинные насосы, и необходимость увеличивать количество комплектов наземного оборудования, а также изменять параметры работы каждого штангового насоса на основании данных вспомогательного оборудования, такого как эхолот и расходомер. The problem that the claimed invention is aimed at solving is the insufficient efficiency of the operation of deep-well equipment, such as sucker-rod pumps, and the need to increase the number of sets of surface equipment, as well as change the operating parameters of each sucker-rod pump based on data from auxiliary equipment, such as an echo sounder and a flow meter.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является увеличение добычи пластовой жидкости за единицу времени без увеличения количества наземного оборудования за счет автоматического управления электрогидравлической аппаратурой (гидравлические блоки, гидромоторы, гидроклапаны, датчики, электромоторы и прочее оборудование гидравлической насосной станции), которая входит в состав привода, что обуславливает повышение эффективности добычи пластовой жидкости за счет обеспечения работы нескольких одновременно работающих штанговых глубинных насосов одним приводом. The technical result achieved by implementing the claimed invention is an increase in formation fluid production per unit of time without increasing the amount of surface equipment due to the automatic control of electro-hydraulic equipment (hydraulic blocks, hydraulic motors, hydraulic valves, sensors, electric motors and other equipment of a hydraulic pumping station), which is included in drive composition, which increases the efficiency of formation fluid production by ensuring the operation of several simultaneously operating deep-rod pumps with one drive.

Указанный технический результат достигается тем, что система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер (ПЛК), соединенный через дискретные входы модуля дискретного ввода с выходами двух датчиков уровня масла в маслобаке гидравлической насосной станции штангового глубинного насоса, и соединенный через аналоговые входы модуля аналогового ввода с аналоговыми выходами двух датчиков температуры и двух датчиков давления, а через соответствующие дискретные выходы модуля дискретного вывода и аналоговые выходы модуля аналогового вывода соединенные с соответствующими входами двух частотных преобразователей, каждого из двух асинхронных двигателей двух напорных линий насосной станции, на основании предварительно заданных оператором настроек раздельно для каждого из двух комплектов электрогидравлической аппаратуры каждого из двух контуров напорных линий, которые соединяют гидравлическую насосную станцию с соответствующими гидроцилиндрами штанговых колонн штанговых глубинных насосов, на основании данных об уровне пластовой жидкости в скважинах и объеме поднимаемой пластовой жидкости, полученных раздельно от первого эхолота и первого расходомера, и второго эхолота и второго расходомера, программируемый логический контроллер через модуль аналогового вывода выполнен с возможностью по-отдельности регулировать скоростные характеристики каждого из двух асинхронных двигателей для обеспечения независимой работы глубинного оборудования с заданным количеством двойных ходов каждого из двух штоков гидроцилиндров. Программируемый логический контроллер (ПЛК) соединен с первым и вторым эхолотами, и первым и вторым расходомерами через сетевой интерфейс RS-485 по протоколу Modbus RTU.The specified technical result is achieved by the fact that the control system for the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller (PLC), connected through discrete inputs of the discrete input module with the outputs of two oil level sensors in the oil tank of the hydraulic pumping station of the sucker rod pump, and connected through analog inputs of the analog input module. input with analog outputs of two temperature sensors and two pressure sensors, and through the corresponding discrete outputs of the discrete output module and analog outputs of the analog output module connected to the corresponding inputs of two frequency converters, each of two asynchronous motors of two pressure lines of the pumping station, based on those previously specified by the operator settings separately for each of the two sets of electro-hydraulic equipment for each of the two pressure line circuits that connect the hydraulic pumping station with the corresponding hydraulic cylinders of the rod strings of sucker rod pumps, based on data on the level of formation fluid in wells and the volume of lifted formation fluid, obtained separately from the first echo sounder and the first flow meter, and the second echo sounder and the second flow meter, the programmable logic controller through the analog output module is configured to separately regulate the speed characteristics of each of the two asynchronous motors to ensure independent operation of the deep equipment with a given number of double strokes of each of the two hydraulic cylinder rods. The programmable logic controller (PLC) is connected to the first and second echo sounders, and the first and second flow meters via the RS-485 network interface using the Modbus RTU protocol.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы управления гидравлическим приводом штангового насоса; In fig. Figure 1 shows a functional diagram of the control system for the hydraulic drive of a sucker rod pump;

На фиг.2 представлена блок-схема программируемого логического контроллера.Figure 2 shows a block diagram of a programmable logic controller.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

При эксплуатации одной скважины может возникнуть необходимость добычи пластовой жидкости из двух близко расположенных соседних скважин, в таком случае встает вопрос о размещении наземного оборудования наиболее оптимальным образом с учетом необходимых измерений, требуемых для наилучшей эксплуатации скважин. Таковым является установка единого комплекта наземного оборудования, способного автоматически управлять двумя штанговыми глубинными насосами с учетом показателей состояния скважины. When operating one well, it may be necessary to extract formation fluid from two closely spaced adjacent wells, in which case the question arises about the placement of surface equipment in the most optimal way, taking into account the necessary measurements required for the best operation of the wells. This is the installation of a single set of surface equipment capable of automatically controlling two deep-rod pumps, taking into account the well condition indicators.

Штанговые глубинные насосы вместе с НКТ и колонной штанг спускаются в соответствующие скважины, плунжеры штанговых глубинных насосов через колонны штанг соединены со штоками соответствующих гидроцилиндров, эхолоты закрепляются на устьевом скважинном оборудовании, соединенном с затрубным пространством скважины, а расходомеры устанавливаются в линии скважинного оборудования, соединенного с НКТ, при этом эхолоты и расходомеры соединены по кодовой линии связи с ПЛК. ПЛК оценивает работу глубинного оборудования через датчики положения штанговращателя, температуры, давления, уровня рабочей жидкости, частотные преобразователи, с которыми соединен по проводной линии связи.Rod pumps together with tubing and a string of rods are lowered into the corresponding wells, the plungers of the sucker rod pumps are connected through the rod strings to the rods of the corresponding hydraulic cylinders, echo sounders are fixed to the wellhead equipment connected to the annulus of the well, and flow meters are installed in the line of downhole equipment connected to Tubing, while echo sounders and flow meters are connected via a coded communication line to the PLC. The PLC evaluates the operation of deep-well equipment through sensors of the rod rotator position, temperature, pressure, working fluid level, and frequency converters, with which it is connected via a wired communication line.

Система управления гидравлическим приводом штангового глубинного насоса содержит программируемый логический контроллер (1) (далее ПЛК), содержащий центральный процессор (2), модуль (3) дискретного ввода, модуль (4) аналогового ввода, модуль (5) дискретного вывода, модуль 6 аналогового вывода, память (7), сетевой интерфейс (8), и пульт (9) оператора, соединенный с ПЛК (1) (фиг 1, 2). The control system for the hydraulic drive of a sucker rod pump contains a programmable logic controller (1) (hereinafter referred to as PLC), containing a central processor (2), a discrete input module (3), an analog input module (4), a discrete output module (5), an analogue module 6 output, memory (7), network interface (8), and operator console (9) connected to the PLC (1) (Figs 1, 2).

Согласно фиг.1, аналоговый выход модуля (5) аналогового вывода и дискретный выход модуля дискретного (6) вывода подключены к соответствующим входам частотных преобразователей (10-1,10-2), выходная силовая шина которых подключена к соответствующим электродвигателям (11-1,11-2) гидромоторов гидравлических приводов двух штанговых глубинных насосов, а входная силовая шина к рубильнику питающей сети 12. В модуле (3) дискретного ввода ПЛК (1) первый дискретный вход подсоединен к выключателю 13, второй и третий дискретные входы подключены к первому и второму выходу частотного преобразователя (10-1), а шестой и седьмой дискретные входы подключены к первому и второму выходу частотного преобразователя (10-2). Второй и четвертый дискретные выходы модуля (5) дискретного вывода ПЛК (1) подключены к промежуточным реле (14-1,14-2), соединенным с электромагнитами (15-1,15-2) соответственно, управляющими гидроблоками напорных линий. Первый и второй аналоговые входы модуля (4) аналогового ввода ПЛК (1) подключены к датчикам (16-1, 16-2) давления, которые установлены в первой и второй напорных линиях соответственно, третий и четвертый аналоговые входы подключены к датчикам (17-1,17-2) температуры, которые установлены в маслобаке и предназначены для контроля температуры рабочей жидкости. Восьмой и девятый дискретные входы модуля (3) дискретного ввода подключены к первому датчику (18-1) уровня рабочей жидкости в маслобаке и второму датчику (18-2) уровня рабочей жидкости в маслобаке. Четвертый и пятый дискретные входы модуля (3) дискретного ввода ПЛК (1) соединены с двумя датчиками (19-1) положения штанговращателя, расположенными на опоре первого гидроцилиндра и предназначенными для определения соответствующего положения штанговращателя относительно опоры. Десятый и одиннадцатый дискретные входы модуля (3) дискретного ввода ПЛК (1) соединены с двумя датчиками (19-2) положения штанговращателя, расположенными на опоре второго гидроцилиндра и предназначенными для определения соответствующего положения штанговращателя относительно опоры. Эхолоты (20-1,20-2) и расходомеры (21-1,21-2) каждой скважины или для каждого пласта одной скважины подключены к сетевому интерфейсу (8) RS-485 ПЛК (1), например, по протоколу Modbus RTU. According to figure 1, the analog output of the analog output module (5) and the discrete output of the discrete (6) output module are connected to the corresponding inputs of frequency converters (10-1,10-2), the output power bus of which is connected to the corresponding electric motors (11-1 ,11-2) hydraulic motors of hydraulic drives of two deep-rod pumps, and the input power bus to the mains switch 12. In the PLC discrete input module (3) (1), the first discrete input is connected to switch 13, the second and third discrete inputs are connected to the first and the second output of the frequency converter (10-1), and the sixth and seventh discrete inputs are connected to the first and second output of the frequency converter (10-2). The second and fourth discrete outputs of the PLC discrete output module (5) (1) are connected to intermediate relays (14-1,14-2) connected to electromagnets (15-1,15-2), respectively, that control hydraulic units of pressure lines. The first and second analog inputs of the PLC analog input module (4) (1) are connected to pressure sensors (16-1, 16-2), which are installed in the first and second pressure lines, respectively, the third and fourth analog inputs are connected to sensors (17- 1.17-2) temperatures that are installed in the oil tank and are designed to control the temperature of the working fluid. The eighth and ninth discrete inputs of the discrete input module (3) are connected to the first sensor (18-1) of the working fluid level in the oil tank and the second sensor (18-2) of the working fluid level in the oil tank. The fourth and fifth discrete inputs of the PLC discrete input module (3) (1) are connected to two rod rotator position sensors (19-1), located on the support of the first hydraulic cylinder and designed to determine the corresponding position of the rod rotator relative to the support. The tenth and eleventh discrete inputs of the PLC discrete input module (3) (1) are connected to two rod rotator position sensors (19-2), located on the support of the second hydraulic cylinder and designed to determine the corresponding position of the rod rotator relative to the support. Echo sounders (20-1,20-2) and flow meters (21-1,21-2) for each well or for each formation of one well are connected to the network interface (8) RS-485 PLC (1), for example, via the Modbus RTU protocol .

Система управления работает следующим образом. The control system works as follows.

ПЛК (1) начинает работу (при нормальных условиях эксплуатации) при подаче дискретного сигнала от источника постоянного напряжения (на схеме не показан) на первый дискретный вход модуля (3) дискретного ввода посредством выключателя (13) «Пуск/Стоп». Напряжение силовой питающей сети, а также напряжение к источникам питания датчиков привода штангового глубинного насоса и ПЛК (1) (на схеме не показаны), подается через вводной рубильник (12). Датчики (19-1) положения штанговращателя, расположены на опоре первого гидроцилиндра, а датчики (19-1,19-2) положения штанговращателя расположены на опоре второго гидроцилиндра и предназначены для определения соответствующего положения каждого штанговращателя относительно соответствующей опоры. Датчики (19-1,19-2) установлены по два для верхнего и нижнего положения штанговращателя, соответственно. Срабатывание датчиков (19-1,19-2) штанговращателя подтверждает факт смены направления его движения вниз или вверх, соответственно. The PLC (1) begins operation (under normal operating conditions) when a discrete signal is supplied from a constant voltage source (not shown in the diagram) to the first discrete input of the discrete input module (3) via the “Start/Stop” switch (13). The voltage of the power supply network, as well as the voltage to the power sources of the drive sensors of the sucker rod pump and the PLC (1) (not shown in the diagram), is supplied through the input switch (12). The rod rotator position sensors (19-1) are located on the support of the first hydraulic cylinder, and the rod rotator position sensors (19-1,19-2) are located on the support of the second hydraulic cylinder and are designed to determine the corresponding position of each rod rotator relative to the corresponding support. Sensors (19-1,19-2) are installed in twos for the upper and lower positions of the rod rotator, respectively. The activation of the sensors (19-1,19-2) of the rod rotator confirms the fact of a change in the direction of its movement downwards or upwards, respectively.

Электромагниты (15-1,15-2), которые управляют открытием/закрытием гидроклапанов в гидроблоках соответствующих напорных линий, настроены на открытие/закрытие соответствующей напорной линии для каждого из двух гидроцилиндров по-отдельности в соответствии с заданным через пульт оператора количеством двойных ходов штоков гидроцилиндров. ПЛК (1) контролирует состояние датчика (17-1) температуры и датчика (18-1) уровня рабочей жидкости в гидробаке, при фиксации неисправности любого из перечисленных датчиков (например, отсутствие сигнала от датчика, выход значения сигнала за допустимые минимальные или максимальные значения), ПЛК (1) переходит на работу с соответствующими резервными датчиками (17-2, 18-2). Electromagnets (15-1,15-2), which control the opening/closing of hydraulic valves in the hydraulic blocks of the corresponding pressure lines, are configured to open/close the corresponding pressure line for each of the two hydraulic cylinders separately in accordance with the number of double strokes of the rods specified through the operator's console hydraulic cylinders. The PLC (1) monitors the state of the temperature sensor (17-1) and the working fluid level sensor (18-1) in the hydraulic tank when a malfunction of any of the listed sensors is detected (for example, no signal from the sensor, signal value exceeding the permissible minimum or maximum values ), The PLC (1) switches to working with the corresponding backup sensors (17-2, 18-2).

При начале работы ПЛК (1) работает через частотный преобразователь (10-1) с электрогидравлической аппаратурой первой напорной линии и через частотный преобразователь (10-2) с электрогидравлической аппаратурой второй напорной линии. Частотные преобразователи (10-1,10-2), подключены через соответствующие автоматы токовой защиты (на схеме не показаны). When starting operation, the PLC (1) works through a frequency converter (10-1) with the electrohydraulic equipment of the first pressure line and through a frequency converter (10-2) with the electrohydraulic equipment of the second pressure line. Frequency converters (10-1,10-2) are connected through the corresponding current protection circuit breakers (not shown in the diagram).

ПЛК (1), через первый дискретный выход модуля (5) дискретного вывода, который соединен с первым дискретным входом частотного преобразователя (10-1), выдает сигнал о направлении движения асинхронного двигателя (11-1), а через первый аналоговый выход модуля (6) аналогового вывода, который соединен с первым аналоговым входом частотного преобразователя (10-1), путем установки предварительно заданного значения задаваемой частоты (количество оборотов) асинхронного двигателя (11-1), проверяет возможность выхода на предварительно заданные через пульт (9) оператора скоростные параметры движения первого гидроцилиндра первого штангового глубинного насоса, иными словами, выявляет то, позволяет ли предварительно заданное количество оборотов двигателя (11-1) обеспечивать приводу первого штангового глубинного насоса предварительно заданное количество двойных ходов в минуту. Двойной ход определяется как прохождение штока от нижнего до верхнего датчика положения штанговращателя и обратно. Если достижение предварительно заданных скоростных параметров движения первого гидроцилиндра первого штангового глубинного насоса не происходит, то есть привод не может обеспечивать предварительно заданное количество двойных ходов в минуту, ПЛК (1) меняет значения частоты переменного тока асинхронного двигателя (11-1) в диапазоне, допустимом для используемых двигателей, для того, чтобы обеспечить требуемые скоростные параметры движения первого гидроцилиндра. The PLC (1), through the first discrete output of the discrete output module (5), which is connected to the first discrete input of the frequency converter (10-1), provides a signal about the direction of movement of the asynchronous motor (11-1), and through the first analog output of the module ( 6) analog output, which is connected to the first analog input of the frequency converter (10-1), by setting a preset value of the specified frequency (number of revolutions) of the asynchronous motor (11-1), checks the possibility of output to the preset ones through the operator’s console (9) the speed parameters of the movement of the first hydraulic cylinder of the first sucker rod pump, in other words, determines whether a predetermined number of engine revolutions (11-1) allows the drive of the first sucker rod pump to provide a predetermined number of double strokes per minute. Double stroke is defined as the passage of the rod from the lower to the upper position sensor of the rod rotator and back. If the achievement of the preset speed parameters of the movement of the first hydraulic cylinder of the first sucker-rod pump does not occur, that is, the drive cannot provide a preset number of double strokes per minute, the PLC (1) changes the AC frequency values of the asynchronous motor (11-1) in the range allowed for the engines used, in order to provide the required speed parameters for the movement of the first hydraulic cylinder.

Затем ПЛК (1) переходит к проверке скоростных параметров движения второго гидроцилиндра второго штангового глубинного насоса, путем выдачи через третий дискретный выход модуля (5) дискретного вывода, который соединен с первым дискретным входом частотного преобразователя (10-2), сигнала о направлении движения асинхронного двигателя (11-2), и установки предварительного значения задаваемой частоты (количество оборотов) через первый аналоговый выход модуля (6) аналогового вывода, который соединен с первым аналоговым входом частотного преобразователя (10-2), и, если они не соответствуют предварительно заданным через пульт (9) оператора параметрам, изменяет скоростные параметры движения второго гидроцилиндра второго штангового глубинного насоса путем изменения задаваемой частоты асинхронного двигателя (11-2). Then the PLC (1) proceeds to check the speed parameters of the movement of the second hydraulic cylinder of the second sucker rod pump by issuing a signal about the direction of movement of the asynchronous engine (11-2), and setting a preliminary value of the specified frequency (number of revolutions) through the first analog output of the analog output module (6), which is connected to the first analog input of the frequency converter (10-2), and if they do not correspond to the preset through the operator's remote control (9) parameters, changes the speed parameters of the movement of the second hydraulic cylinder of the second deep-rod pump by changing the set frequency of the asynchronous motor (11-2).

Первый и второй дискретные выходы частотного преобразователя (10-2) соединены с четвертым и шестым дискретными входами модуля (3) дискретного ввода ПЛК (1). В процессе изменения скоростных характеристик движения гидроцилиндров первого и второго штанговых глубинных насосов, ПЛК (1) с предварительно заданной периодичностью оценивает уровни пластовой жидкости в скважинах, используя данные опроса первого и второго эхолотов (20-1,20-2), соответственно, а также объем поднимаемой пластовой жидкости, используя данные первого и второго расходомеров (21-1,21-2), соответственно. ПЛК (1) в процессе управления электрогидравлической аппаратурой первого и второго штанговых глубинных насосов по подъему пластовой жидкости, с предварительно заданной оператором периодичностью, опрашивает по кодовой линии связи (например, по протоколу MOLBUS RTU) расходомеры (21-1, 21-2) первой и второй скважин, соответственно, на предмет объема поднятой пластовой жидкости и эхолот (20-1, 20-2) на предмет уровня пластовой жидкости в первой и второй скважинах, и, путем изменения предварительно заданного количества двойных ходов штока гидроцилиндра, обеспечивает максимальный дебит пластовой жидкости и не допускает критического снижения уровня жидкости в скважине. В зависимости от изменения данных, полученных от первого и второго эхолотов (20-1, 20-2) и первого и второго расходомеров (21-1, 21-2), ПЛК (1) изменяет заданные скоростные параметры движения каждого гидроцилиндра на основании предварительно заданных через пульт оператора пределов возможных изменений количества двойных ходов штока гидроцилиндров соответствующих штанговых глубинных насосов. The first and second discrete outputs of the frequency converter (10-2) are connected to the fourth and sixth discrete inputs of the PLC discrete input module (3) (1). In the process of changing the speed characteristics of the movement of the hydraulic cylinders of the first and second sucker rod pumps, the PLC (1) with a predetermined frequency evaluates the levels of formation fluid in the wells, using survey data from the first and second echo sounders (20-1,20-2), respectively, as well as volume of lifted formation fluid using data from the first and second flow meters (21-1,21-2), respectively. PLC (1) in the process of controlling the electrohydraulic equipment of the first and second sucker rod pumps for lifting formation fluid, with a frequency preset by the operator, interrogates the flow meters (21-1, 21-2) of the first one via a coded communication line (for example, using the MOLBUS RTU protocol) and second wells, respectively, for the volume of raised formation fluid and an echo sounder (20-1, 20-2) for the level of formation fluid in the first and second wells, and, by changing the predetermined number of double strokes of the hydraulic cylinder rod, ensures maximum formation flow rate liquid and does not allow a critical decrease in the liquid level in the well. Depending on the change in data received from the first and second echo sounders (20-1, 20-2) and the first and second flow meters (21-1, 21-2), the PLC (1) changes the specified speed parameters of each hydraulic cylinder based on the preliminary the limits of possible changes in the number of double strokes of the hydraulic cylinder rod of the corresponding sucker rod pumps, specified through the operator's console.

В системе управления гидравлическим приводом штангового глубинного насоса при функционировании с двумя гидроцилиндрами (т.е. двумя штанговыми глубинными насосами), электромагниты (15-1, 15-2) гидроклапанов обеспечивают работу гидроблоков электрогидравлической аппаратуры гидравлической насосной станции по разделенным двум напорным линиям по отдельности в соответствии с заданным количеством двойных ходов штоков гидроцилиндров. Управление движением первого и второго гидроцилиндров осуществляется через частотные преобразователи (10-1, 10-2) каждого из двух асинхронных двигателей двух напорных линий насосной станции, и двигатель (11-1, 11-2) с гидромотором, которые относятся к электрогидравлической аппаратуре гидравлической насосной станции и соединены между собой полумуфтами, соответственно. ПЛК (1), получая сигнал о прохождении штанговращателем верхнего и нижнего датчиков (19-1,19-2) положения штанговращателя рассчитывает по времени прохождения между датчиками (19-1,19-2) положения штанговращателя количество двойных ходов штока гидроцилиндра в минуту, если это значение не соответствует предварительно заданному через пульт оператора, то ПЛК (1) выдает в частотный преобразователь (10-1,10-2) асинхронного двигателя измененное значение частоты переменного тока, которое изменяет скорость вращения двигателя и, соответственно, скорость вращения гидромотора, который изменяет объем рабочей жидкости, передаваемой из маслобака в гидроцилиндр, т.е. меняет скорость возвратно-поступательного движения штока гидроцилиндра. In the control system of the hydraulic drive of a deep-rod pump, when operating with two hydraulic cylinders (i.e., two deep-rod pumps), the electromagnets (15-1, 15-2) of the hydraulic valves ensure the operation of the hydraulic units of the electro-hydraulic equipment of the hydraulic pumping station along two separated pressure lines separately in accordance with the specified number of double strokes of the hydraulic cylinder rods. The movement of the first and second hydraulic cylinders is controlled through frequency converters (10-1, 10-2) of each of the two asynchronous motors of the two pressure lines of the pumping station, and the engine (11-1, 11-2) with a hydraulic motor, which belong to the electrohydraulic equipment of the hydraulic pumping station and are connected to each other by half-couplings, respectively. The PLC (1), receiving a signal about the rod rotator passing the upper and lower sensors (19-1,19-2) of the rod rotator position, calculates the number of double strokes of the hydraulic cylinder rod per minute based on the time of passage between the rod rotator position sensors (19-1,19-2), if this value does not correspond to the one previously set through the operator’s console, then the PLC (1) outputs a changed value of the alternating current frequency to the frequency converter (10-1,10-2) of the asynchronous motor, which changes the engine rotation speed and, accordingly, the rotation speed of the hydraulic motor, which changes the volume of working fluid transferred from the oil tank to the hydraulic cylinder, i.e. changes the speed of reciprocating movement of the hydraulic cylinder rod.

Таким образом, система управления, по-отдельности изменяя скорость вращения асинхронных двигателей первой и второй напорной линии осуществляет независимое управление первым и вторым гидроцилиндрами и, соответственно, двумя штанговыми глубинными насосами, что ведет к оптимизации объемов поднимаемой пластовой жидкости без установки дополнительного наземного оборудования, снижению металлоёмкости наземного оборудования и повышению эффективности добычи пластовой жидкости. Thus, the control system, by separately changing the rotation speed of the asynchronous motors of the first and second pressure lines, independently controls the first and second hydraulic cylinders and, accordingly, two deep-rod pumps, which leads to optimization of the volumes of lifted reservoir fluid without installing additional surface equipment, reducing metal consumption of surface equipment and increasing the efficiency of formation fluid production.

Claims (2)

1. Система управления гидравлическими приводами двух штанговых глубинных насосов, содержащая программируемый логический контроллер (ПЛК), выполненный с возможностью по отдельности управлять работой гидравлического привода каждого из двух штанговых глубинных насосов, причем ПЛК содержит модуль дискретного ввода, соединенный через дискретные входы с выходами двух датчиков уровня рабочей жидкости в маслобаке гидравлической насосной станции штангового глубинного насоса, модуль аналогового ввода, соединенный через аналоговые входы с аналоговыми выходами двух датчиков температуры, установленных в маслобаке, и аналоговыми выходами двух датчиков давления напорных линий насосной станции, модуль дискретного вывода, соединенный через дискретные выходы с соответствующими входами частотных преобразователей каждого из двух асинхронных двигателей двух напорных линий насосной станции и с двумя промежуточными реле, соединенными с двумя электромагнитами, выполненными с возможностью открывать и закрывать соответствующую напорную линию для каждого из двух гидроцилиндров по отдельности в соответствии с заданным через пульт оператора количеством двойных ходов штоков гидроцилиндров, и модуль аналогового вывода, соединенный через аналоговые выходы с соответствующими входами частотных преобразователей каждого из двух асинхронных двигателей двух напорных линий насосной станции, при этом ПЛК соединен с первым эхолотом и первым расходомером, вторым эхолотом и вторым расходомером, причем ПЛК выполнен с возможностью по отдельности регулировать скоростные характеристики каждого из двух асинхронных двигателей напорных линий насосной станции на основании количества двойных ходов штока гидроцилиндра в минуту, предварительно заданного через пульт оператора раздельно для гидравлического привода каждого из двух штанговых глубинных насосов, и данных об уровне пластовой жидкости в скважинах и объеме поднимаемой пластовой жидкости, полученных раздельно от первого эхолота и первого расходомера и второго эхолота и второго расходомера. 1. A control system for the hydraulic drives of two sucker rod pumps, containing a programmable logic controller (PLC) configured to separately control the operation of the hydraulic drive of each of the two sucker rod pumps, wherein the PLC contains a discrete input module connected through discrete inputs to the outputs of two sensors working fluid level in the oil tank of the hydraulic pumping station of a sucker rod pump, an analog input module connected via analog inputs to the analog outputs of two temperature sensors installed in the oil tank, and analog outputs of two pressure sensors of the pressure lines of the pumping station, a discrete output module connected via discrete outputs with corresponding inputs of frequency converters of each of two asynchronous motors of two pressure lines of the pumping station and with two intermediate relays connected to two electromagnets, configured to open and close the corresponding pressure line for each of the two hydraulic cylinders separately in accordance with the number specified through the operator's console double strokes of the hydraulic cylinder rods, and an analog output module connected through analog outputs to the corresponding inputs of the frequency converters of each of the two asynchronous motors of the two pressure lines of the pumping station, while the PLC is connected to the first echo sounder and the first flow meter, the second echo sounder and the second flow meter, and the PLC is made with the ability to separately regulate the speed characteristics of each of the two asynchronous motors of the pressure lines of the pumping station based on the number of double strokes of the hydraulic cylinder rod per minute, preset via the operator’s console separately for the hydraulic drive of each of the two deep-rod pumps, and data on the level of formation fluid in the wells and the volume of lifted formation fluid, obtained separately from the first echo sounder and the first flow meter and the second echo sounder and the second flow meter. 2. Система управления по п.1, в которой ПЛК соединен с первым эхолотом и первым расходомером, вторым эхолотом и вторым расходомером через сетевой интерфейс RS-485 по протоколу Modbus RTU.2. The control system according to claim 1, in which the PLC is connected to the first echo sounder and the first flow meter, the second echo sounder and the second flow meter via the RS-485 network interface via the Modbus RTU protocol.
RU2023115689A 2023-06-15 Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps RU2806837C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806837C1 true RU2806837C1 (en) 2023-11-08

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201996B1 (en) * 1998-05-29 2001-03-13 Control Technology Corporationa Object-oriented programmable industrial controller with distributed interface architecture
RU2344274C1 (en) * 2007-04-16 2009-01-20 ООО НИИ "СибГеоТех" Method of dual oil production from layers of one well with submersible pump set (versions)
RU2676898C1 (en) * 2018-03-01 2019-01-11 Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" Control system of hydraulic drive of sucker rod pump
RU2767669C1 (en) * 2021-08-12 2022-03-18 Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" Sucker rod pump hydraulic drive control system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201996B1 (en) * 1998-05-29 2001-03-13 Control Technology Corporationa Object-oriented programmable industrial controller with distributed interface architecture
RU2344274C1 (en) * 2007-04-16 2009-01-20 ООО НИИ "СибГеоТех" Method of dual oil production from layers of one well with submersible pump set (versions)
RU2676898C1 (en) * 2018-03-01 2019-01-11 Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" Control system of hydraulic drive of sucker rod pump
RU2767669C1 (en) * 2021-08-12 2022-03-18 Общество с ограниченной ответственностью "Нефте-Гидроприводы Конькова" Sucker rod pump hydraulic drive control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3559731A (en) Pump-off controller
Brown Overview of artificial lift systems
US8851860B1 (en) Adaptive control of an oil or gas well surface-mounted hydraulic pumping system and method
US7931090B2 (en) System and method for controlling subsea wells
KR102450732B1 (en) Hydraulically driven double-acting positive displacement pump system for producing fluid from a deviated well hole
EA009268B1 (en) A nc reciprocating immersible oil pump
RU2806837C1 (en) Control system for hydraulic drives of two sucker rod pumps
Neely et al. Experience with pumpoff control in the permian basin
US3306210A (en) Automatic oil well pump control
RU90857U1 (en) HYDRAULIC DRIVE CONTROL SYSTEM FOR DEPTH BAR PUMP (OPTIONS)
CN105422053A (en) Huff-and-puff oil production device with submersible directly-driven screw pump
US11585194B2 (en) Apparatus and methods for optimizing control of artificial lifting systems
RU2250357C2 (en) Method for operating well by electric down-pump with frequency-adjusted drive
RU2676898C1 (en) Control system of hydraulic drive of sucker rod pump
RU2352768C2 (en) Power consumption minimisation method while ensuring given liquid rate and associated control unit
RU173496U1 (en) HYDRAULIC DRIVE BRAKE PUMP PUMP
RU117527U1 (en) WELL PUMP HYDRAULIC DRIVE
RU2559902C1 (en) Electric hydrostatic well pump aggregate for oil production
RU138359U1 (en) HYDRAULIC DRIVE DRIVE CONTROL SYSTEM
RU2068492C1 (en) Method of "gas-lift and submerged pump" combined aggregate operation
CN105443082A (en) Linear motor drive and hydraulic driven oil pumping unit for oil extraction
RU2630835C1 (en) Plant for simultaneous oil production from two formations
RU2262004C1 (en) Lifting device hydraulic drive
RU2731727C2 (en) Method of well operation mode control equipped with electric centrifugal pump installation
CN108590637A (en) A kind of sucker rod pumping well downhole data pressure pulse transmitting device and method