SU1384826A2 - Устройство дл автоматического управлени глубинно-насосной установки и малодебитных нефт ных скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтедобыче и позвол ет повысить точность управлени  устр-ва путем определени  момента незаполнени  насоса при непрерывной коррекции уровн  фиксации сигнала датчика усили . Входы блока (Б) 25 определени  уровн  фиксации подключены к входам датчиков 24 и I хода и усилий, причем выход Б 25 св зан с вторым входом фиксатора 20 нулевого уровн . Б 25 выполнен в виде схемы дл  определени  момента максимума , демодул тора, аналого-цифрового преобразовател , вычислител , двух регистров пам ти и сумматора. Сигнал с выхода датчика I поступает на Б 25 и при достижении им значени  максимума запускаетс  аналого-цифровой преобразователь, на выходе которого по вл етс  цифровой код напр жени . В вычитателе происходит определение уровн  изменени  сигнала датчика текущего и предыдущих значений сигнала, в результате чего находитс  новое значение уровн  фиксации дл  сохранени  длительности полупериодов , без нарушени  заложенного в устр-ве алгоритма его работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

:о эо

4&ь

30

14

Изобретение относитс  к нефтедобыче и предназначено дл  автоматического управлени  глубинно-насосной установки малодебитных нефт ных сква- жин, эксплуатирующихс  в режиме периодической откачки жидкости.

Цель изобретени  - повышение точности управлени  путем определени  момента незаполнени  насоса при не- прерывной коррекции уровн  фиксации сигнала датчика усилий.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дл  автоматического управлени  глубинно-насос- ной установки малогабаритных нефт ных скважин; на фиг. 2 - блок определени  уровн  фиксации; на фиг. 3 - временные зависимости сигналов, получаемых на выходах датчиков усилий и хода и второго формировател  напр жени  при имеющейс  нестабильности сигнала датчика усилий; на фиг. 4 - то же, при отсутствии нестабильности сигнала датчика усилий.

На фиг. 3 и 4 прин ты следующие обозначени : U. - сигнал с датчика усилий; и - сигнал с датчика хода; , Т - длительность одного периода работы глубинного насоса; t, и t , t и - длительность полупериодов импульсов датчика усилий; U - сигнал датчика усилий с выхода второго формировател . Кривые А,В,С и А ,В ,С соответствуют случаю полного заполнени  насоса жидкостью. Кривые А,, В,,С, и А ,,В|,С, соответствуют случаю снижени  уровн  жидкости в за- трубном пространстве скважины до приема насоса. Линии DE и D,E,, D E и D Е , соответствуют фиксированию сиг-нала и (t) на нулевом уровне снизу (стабильного сигнала датчика усилий и нестабильного), а линии FK и F,K, и Et К и Ef К соответствуют фиксиро- ванию сигнала на нулевом уровне сверху (стабильного сигнала датчика усилий и нестабильного). ; Устройство дл  автоматического управлени  глубинно-насосной устаНов ки малодебитных нефт ных скважин содержит (фиг. 1) датчик 1 усилий, блок 2 отключени  двигател  станка- качалки, блок 3 управлени , выходы которого подключены к входам счетчи- ка-4 длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 числа циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов наполнени  насоса, схему 7 совпаде

5

0 д с

5

ни  и схемы 8 и 9 сравнени . В устройстве имеетс  делитель 10 и блок 11 пам ти, входы которого подключены соответственно к выходу блока 5 управлени  и к счетчику 4 длительности импульса датчика усилий, при этом выход блока 11 пам ти подключен к одному из входов делител  10, второй вход которого подключен к выходу блока 3 управлени , а третий вход делител  10 соединен с выходом счетчика 4 длительности импульса датчика усили , причем выход делител  10 подключен через схему 8 сравнени  к входу блока 3 управлени . Устройство также снабжено двум  инверторами 12 и 13, двум  конъюнкторами 14 и 15, дизъюнктором 16, элементом 17 индикации и дополнительными формирователем 18 напр жени  и схемой 9 сравнени , входы которой соединены с соответствующими выходами блока 11 пам ти и делител  10, а ее выход одновременно св зан с входами первого инвертора 12, элемента 17 индикации и одним из входов второго конъюнктора 15, второй вход последнего подключен к выходу второго инвертора I3, вход которого совместно с одним из входов первого конъюнктора 14 св зан с выходом дополнительного формировател  18 напр жени , входом соединенного с выходом фиксатора 20 нулевого уровн . Второй вход и выход первого конъюнктора 14 подключены соответственно к выходу первого инвертора I2 и к одному из входов дизъюнктора 16, другой вход которого св зан с выходом второго конъюнктора 15. В свою очередь , выход дизъюнктора 16 соединен с вторым входом блока 3 управлени , а второй выход делител  10 подключен к третьему входу блока 1 пам ти.

Выходы основного формировател  21 напр жени  и датчика 1 усилий св заны соответственно с третьим входом блока 3 управлени  и входом фиксатора 20 .нулевого уровн , а выходы последовательно соединенных счетчика 4 длительности импульсов датчика усилий , счетчика 5 числа циклов работы насоса и счетчики 6 числа циклов незаполнени  насоса св зайы с входами схемы 9 сравнени , выход которой одновременно с одним из выходов схемы 7 совпадени  подключены к входам триггера 22 блока 2 отключени  двигател  станка-качалки, выходом св занного с входом реле 23 блока 2. Вторые выходы счетчиков 5 и 6 соответственно числа циклов работы насоса и числа циклов незаполнени  насо- са подключены на входы схемы 7 сравнени , второй выход которой св зан с четвертым входом блока 3 управлени , четвертым выходом подключенного к третьему входу делител  10, а одним из входов счетчика 5 числа циклов работы насоса подключен к выходу схемы 8 сравнени .

Устройство дополнительно снабжено датчиком 24 хода и блоком 25 опреде лени  уровн  фиксации, входы которог подключены соответственно к входам датчиков 24 и хода и усилий, приче выход блока 25 определени  уровн  фиксации св зан с вторым входом фик- с атора 20 нулевого уровн .

При этом блок 25 определени  уровн  фиксации выполнен (фиг. 2) в виде схемы 26 дл  определени  момента максимума, демодул тора 27, аналого-цифрового преобразовател  вычислител  29-, двух регистров 30 и 31 пам ти и сумматора 32, входы которого подключены к выходам второго регистра 31 пам ти и третьему входу , фиксатора 20 нулевого уровн . Первый вход вычитател  29 св зан с входом первого регистра 30 пам ти и выходом аналого-цифрового преобразовател  28 а второй вход - с выходом первого регистра 30 пам ти, управл ющий вход которого подключен к выходу схемы 26 дл  определени  момента максимума и управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател  28, св занного своим входом с выходом демодул тора 27. Входы демодул тора 27 и схемы 26 дл  определени  момента максимума подключены соответственно к выходам датчиков 1 и 24 усилий и хода.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал Up(t) с выхода датчика 1 усилий поступает на вход фиксатора 20 нулевого уровн  и в блок 25 определени  уровн  фиксации. В начальный момент времени уровень фиксации нул  датчика усилий равен Uq, , установленного во втором регистре 31 пам ти блока 25 определени  уровн  фик сации (нулевые уровни сверху и снизу - пунктирные линии DE, FK и D,E,, F, К, на фиг. 3.

Q

5 0

5 О

5

С нарастанием сигнала Up(t) датчика I усилий он будет фиксироватьс  в фиксаторе 20 нулевого уровн  точками А,В и С, которые определ ют длительности полупериодов импульса датчика 1 усилий t, и tj.

При достижении сигналом датчика 24 хода Uj(t) своего максимума, момент по влени  которого определ етс  схемой 26 дл  определени  момента максимума, запускаетс  аналого-цифровой преобразователь 28, на вход которого .поступает через демодул тор 27 сигнал 27 с датчика 1 усилий Up(t).

На выходе аналого-цифрового преобразовател  28 по вл етс  цифровой код напр жени  Up(t). В момент Ь , зтот код поступает на вход первого регистра 30 пам ти, где записываетс  при помощи сигнала, определ ющего момента по влени  максимума U, f и на вход вычитател  29, на другой вход которого поступают содержимое первого регистра 30 пам ти.

На выходе вычитател  29 по вл ет-л с  код, соответствующий

Up; +I-UP; Шр; , (1) где - текущее значение сигнала датчика усилий в момент

s /«avc Up;- предыдущее значение в мо-

мент и, : S макс

Л Up; - уровень изменени  сигнала датчика усилий текущего и предыдущих значений сиг-, нала Up(t).

В сумматоре 32 происходит сложение содер симого второго регистра 31 пам ти (значение (/риксд) и цифрового кода uUp; , тем самым находитс  новое

значение уровн  фиксации ификс дл  сохранени  длительности полупериодов

tj и t, не наруша  заложенный в устройство алгоритм его работы

ифи.с; (2)

Новое значение переписываетс , во второй регистр 31 пам ти и пост тупает на вход фиксатора 20 нулевого уровн , где происходит фиксаци  сигнала Up(t) с выхода датчика 1 усилий на нулевом уровне сверху и снизу (пунктирные линии D Е , Р к и D,E,, F, K;) (фиг. 4).

Уровень фиксации сохран етс  до по влени  следующего максимума сигна- да с выхода датчика 24 хода.

Если же уровень не изменилс , то на выходе вычитател  29 будет нулевой

код, который в сумме с содержимым второго регистра 31 пам ти даст предыдущее значение и. , т.е. на какую величину изменилс  сигнал с дат- чика 1 усилий, на такую же величину изменилс  и уровень фиксации.

Далее сигнал Up(t) с выхода фиксатора 20 нулевого уровн  поступает на вход второго дополнительного фор- мировател  18 напр жени  дл  формировани  импульсов с крутизной переднего и заднего фронтов, необходимых дл  дальнейшего прохождени  через цифровые элементы.

Счетчиком длительности импульса датчика усилий в каждом цикле работы глубинного насоса производитс  измерение полупериодов импульса датчика усилий t, и tj, т.е. этот счетчик в течение времени t, и tj заполн етс  импульсами 50 Гц с выхода первого формировател  21 напр жени , посту- паюпщми через блок 3 управлени .

После подсчета счетчиком 4 дпи тельности импульса датчика усилий длительности t,, ее величина записываетс  в блок П пам ти, а после подсчета длительности t ее величина подаетс  в делитель 10.

Делителем 10 определ етс  величи

t на т

и запоминаетс  в блоке 11 па10 текущее значение

увеличивам ти .

Если при незаполнении насоса третьей схемой 19 сравнени  устанавливаетс , что полученное делителем

tl

2

етс  по сравнение с его значением в предыдущем цикле, хранившемс  в блок 1I пам ти то в этом случае импульсы и поступают со второго дополнительного формировател  18 напр жени  рез первый конъюнктор 14 и дизъюнк- тор 16 в блок управлени .

Если сравнение текущего и преды:- дущих значений отношени  третьей схемой 19 сравнени  опказывает, что его величина убьшает, то этот факт отражаетс  элементом 17 индикации, а сигнал в блок 3 управлени  с второго дополнительного формировател  18 напр жени  поступает через второй инвертор 13, второй.конъюнктор 15 и дизъюнктор 16 инвертированным.

Второй схемой 8 сравнени  производитс  сравнение полученного значени  7- с посто нной ной

ъ,

2 1,1

Если

t,

,1, то

что насос работает с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизилс  до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаютс  аналогичные измерени  t и t

t.f определение -- и сравнение его с

5 0

5

0

5

0

5

-51,1, ТО втора  схема

посто нной величиной, равной 1,1.

Если же т i

8 сравнени  вырабатывает сигнал, означающий , что возможно уровень жидкости в затрубном пространстве снизилс  до приема насоса. Дл  проверки достоверности с момента по влени  первого сигнала о снижении уровн  жидкости до приема насоса блок 3 управлени  запускает счетчик 5 числа циклов работы насоса и счетчик 6 числа циклов незаполнени  насоса, подсчитывающий число циклов незаполнени  насоса.

Схема 7 совпадени  сравнивает содержимое счетчика 6 числа циклов незаполнени  насоса с содержимым счетчика 5 числа циклов работы насоса.

В случае, если содержимое счетчика 6 числа циклов незаполнени  насоса меньше содержимого счетчика 5 числа циклов работы насоса, по по вление сигнала о снижении уровн  жидкости в затрубном пространстве до приема насоса считаетс  случайным и блок 3 управлени , восстанавливает схему в исходное состЬ ние.

Начинаетс  новый цикл проверки. В случае, если содержимое счетчика 5 числа циклов работы насоса равно содержимому счетчика 6 числа циклов незаполнени  насоса, то на выходе схемы 7 совпадени  вырабатьшаетс  сигнал, который переключает выходной триггер 22, в результате чего отключаетс  двигатель (не показан) глубинного насоса от сети, производитс  общий сброс   устройство переходит к выдержке заданного времени накоплени  жидкости.

Задание времени накоплени  жидкости осуществл етс  объединенным разр дным двоичным счетчиком, который образуетс  за счет объединени  счетчика А длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 числа циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнени  насоса. На вход объеди- ненного счетчика импульсы с частотой 50 Гц с выхода первого формировател  21 напр жени  пропускаютс  блоком 3 управлени . После подсчета объединенным двоичным счетчиком определенного числа импульсов, соответствующих заданному времени накоплени  жидкости, на выходе первой схемы 9 сравнени , св занный со счетчиком 4 длительности импульса датчика усилий, счетчиком 5 числа циклов работы насоса и счетчиком 6 числа циклов незаполнени  насоса , вырабатываетс  сигнал, который переключает выходной триггер 22 в исходное состо ние и реле 23 осуще- ствл ет запуск двигате/г  станка-качалки и цикл повтор етс .

Claims (1)

1. Устройство дл  автоматического управлени  глубинно-насосной установки малодебитных нефт ных скважин по авт. св. № 1224443, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности управлени  путем определени  момента незаполнени  насоса при непрерывной коррекции уровн  фиксации сигнала датчика усилий, оно

г 0 5 0

5

0

дополнительно снабжено датчиком хода и блоком определени  уровн  фиксации, входы которого подключены соответственно к входам датчиков хода и усилий , причем выход блока определени  уровн  фиксации св зан с вторым входом фиксатора нулевого уровн .

2, Устройство по п. I, отличающеес  тем, что блок определени  уровн  фиксации вьшолнен в виде схемы дл  определени  момента максимума, демодул тора, аналого- цифрового преобразовател , вычислител , двух регистров пам ти и сумматора , входы которого подключены к выходам второго регистра пам ти и вычитател , а выходы - к входу второго регистра пам ти и третьему входу фиксатора нулевого уровн , первый вход вычитател  св зан с входом первого регистра пам ти и выходом аналого- цифрового преобразовател , а второй его вход - с выходом первого регистра пам ти, управл ющий вход которого подключен к выходу схемы дл  определени  момента максимума к управл ющему входу аналого-цифрового преобразовател , св занного своим входом с выходом демодул тора, причем входы демодул тора и схемы дл  определени  момента максимума подключены соответственно к выходам датчиков усилий и хода.

Р 1

К