SU1416752A2 - Устройство дл обработки телединамограмм глубинно-насосных скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтедобыче и м.б. использовано дл  диагностировани  состо ни  глубинно-насосного оборудовани . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей , устр-ва. Второй, третий, четвертый и п тый выходы блока (Б) 15 уставок, подключены соответственно к Б 17,18,12,19,20 сравнени . Выходы Б 17, 19, 20.,подключены к элементам И 21, 22, 23, выход Б 18 - к линии,соедин ющей эти элементы, а выход Б 12 - к триггеру (Т) 13. Ин--; формационные входы 24,25,26 Т подключены к выходам элементов И 21, 22, 23, а их разрешающие входы одновременно - к разрешающему входу Т 13 и шестому входу Б 16 управлени . Выходы 24,25,26 Т св заны соответственно с первьм, третьим и четвертьм входами Б 14 индикации. Информационные входы Б .11 вычитани  .подключены к Б 17,19 и четвертому входу Б 16, а его выход - к линии, соедин ющей Б 18 и 12. Такое выполнение позвол ет определить среднее значение положительной и отрицательной частей сигнала датчика 1 усили  и по результатам сравнени  с заранее заданными :величинами осуществить диагностирование состо ний глубинно-насосного оборудовани . 9 ил. а S сл а СП Ivd М

Description

ф1/г.т

Изобретение относитс  к нефтедобыче , касаетс  устройств дл  обработки телединамограмм глубинно-насосных скважин, предназначено дл  диагности ровани  состо ни  глубинно- насосно- го оборудовани , в частности сква- жинных штанговых насосов в процессе их работы, и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт. св. №1108193.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл  обработки теледина мограмм глубинно-насосных скважин; на фиг.2 - схема блока управлени  по фиг.1; на фиг.З - временные зависимости сигнала усили , получаемые на выходе датчика усили  (.1,2) в координатах уси-пие-врем  (P-t); на фиг.4 - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровн  положительной части сигнала (фиг.1,2), в координатах напр жение - врем  (U-t); на фиг.З - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровн  отрицательной части сигнала (фиг.1,2). в координатах напр жение - врем  (U-t); на фиг.6 - ситуаци , соответ- ствующа  сверхдопустимым отложени м в колонне насосных труб: динамограммы 1-2-3-4 - теоретическа ; крива  А - после очистки насосных труб от отложний; крива  В - после длительной экс плуатации при наличии отложений в насосных трубах в координатах усилие (Р) - перемещение (1) штанги; на фиг.7 - динамограмма наличи  утечки в нагнетательной части насйса; на фиг.8 -.динамограмма наличи  утечки в приемной части насоса; на фиг.9 - динамограмма предаварийной ситуации при обрьгае штанг.

На фиг.7 - 9 приведены обозначе- ни ;

f

и иг 2: и.-

. / ч

(.)и () „о„„

цальное и фактическое средние значе- НИН напр жени  сигнала датчика усилий , соответствующие полезному ходу плунжера, во врем  которого статргчес ка -нагрузка на шток равна весу штанг и жидкости;

21 и Z uf

нальное и фактическое средние, значени  напр жени  сигнала датчика усилий , соответствующие нагрузке на што равной весу штанг;

Л и и Д ер - номинальна  и фактичес ка  разности между средними значени ми напр жений сигнала датчика усилий соответствующие весу жидкости;

1- теоретическа  динамограмма нормальной работы насоса;

2- нулева  лини  усили .

-

Устройство дл  обработки телединамограмм глубинно-насосных скважин содержит датчик 1 усили , фиксатор 2 нулевого уровн  положи- тельной части сигнала, фиксатор 3 нулевого уровн  отрицательной части сигнала, первый 4 и второй 5 счетчики, аналого-цифровой преобразователь б, первый 7 и второй 8 накапливающие сумматоры, первый 9 и второй 10 блоки делени , блок II вычитани , первый блок 12 сравнени , первый триггер 13, блок 14 индикации , блок 15 уставок и блок 16 управлени . Выход датчика 1 усили  одновременно подключен к входам аналого-цифрового преобразовател  6, фиксаторов 2 и 3 нулевого уровн  положительной и отрицательной частей сигнала, выходы которых подк.лючены к первым и вторым входам блока 16 управлени  со% ответственно, первый выход которого одновременно подключен к входу первого счетчика 4 и к информационному входу первого накапливающего сумматора 7, другой информационный вход которого одновременно подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател  6 и информационному входу второго накапливающего сумматора 8, обнул ющий вход которого одновременно подключен к обнул ющим входам первого накапливающего сумматора 7, первого 4 и второго 5 счетчиков и третьему выходу блока 16 управлени , второй выход которого одновременно подключен к входу второго счетчика 5 и инфо рмационному входу второго накапливающего сумматора 8, выход которого подключен к информационному входу второго блока 10 делени , другой ин- формационный вход которого подключен к выходу второго счетчика 5,четвертый выход блока 16 управлени  одновременно подключен к разрешающим входам второго 10 и первого 9-блоков деле lA

ни , информационные входы которого подключены к выходам первого накапливающего сумматора 7 и первого счетчика 4 соответственно; выходы перво-- го 9 и второго,10 блоков делени  подключены соответственно к информационным входам блока 11 вычитани , разрешающий вход которого подключен к п тому выходу блока 16 управлени , шестой выход которого подключён к разрешающему входу первого триггера 13, выход и вход которого подключены к входу блока 14 индикации и выходу первого блока 12 сравнени  соответственно , информационные входы которого подключены к первому выходу блока 15 уставок и выходу блока 14 вычитани  соответственно.

Устройство дополнительно снабжено вторым 17, третьим 18, четвертым 19 и п тым 20 блоками сравнени , первым 21, вторым 22 и третьим 23 элементами И, вторьм 24, третьим 25 и четвертым 26 триггерами. Информационные входы второго 24, третьего 25 и четвертого 26 триггеров подключены к выходам первого 21, второго 22 и третьего 23 элементов И соответственно , а разрешающие входы упом нутых триггеров - одновременно к разрешаю- .щему входу первого триггера 13 .и шестому входу блока 16 управлени , в то врем  как выходы второго 24, . третьего 25 и четвертого 26 триггеров св заны с первым, третьим и четвертым входами соответственно блока 14 индикации. 1 Входы первого 21, второго 22 и третьего 23 элементов И подключены к выходам второго 17, четвертого 19 и п того 20 блоков сравнени  соответственно. Другой вход второго блока 17 сравнени  подключен к второму выходу блока 15 уста- .вок, третий выход которого св зан с входом третьего блока 18 сравнени . Другой вход последнего одновременно подключен к входам первого блока 12-сравнени  и выходу блока 14 вычитани , а его выход одновременно - к другим входам первого 21, вта рого 22 и третьего 23 элементов И, причем информационный вход второго блока 17 сравнени  одновременно подключен к выходу первого блока 9 делени  и информационному входу блока 14 вычитани , другой информационный вход которого одновременно св 2

зан с выходом второго блока 10 делени  и входами четвертого I9 и п того 20 блоков сравнени , а другие входы четвертого 19 и п того 20 блоков сравнени  подключены к четвертому и п тому выходам соответственно блока 15 уставок.

Блок 16 управлени  СФиг.2) содержит генератор 27 тактовой частоты, первый 28, второй 29, третий 30 и четвертый 31 элементы И, элемент ИЛИ 31, первый 32 и второй 33 усилители-ограничители , таймер 34, счетчик

35,Дешифратор 36, первый 37, второй 38, третий 39 и четвертый 40 элементы задержки; причем выход генератора 27 тактовой частоты соединен

с первым входом первого элемента И 28, выход которого подключен к первым входам второго 29 и третьего 30 элементов И; выход второго элемента И 29  вл етс  первым выходом

блока 16 управлени ; выход третьего элемента И 30  вл етс  вторым выходом блока 16 управлени ; вход первого усилител -ограничител  32  вл етс  первым входом блока 16 управлени ; вход второго усилител -ограничител  33  вл етс  вторым входом блока 16 управлени ; выход первого усилител -ограничител  32 соединен с вторым входом второго элемента И 29 и с первым входом четвертого элемента И 31; выход второ- го усилител -ограничител  33 соединен с вторым входом третьего элемента И 30, выход таймера 34 подклю чен к второму входу четвертого элемента И 31, выход которого подключен к входу счетчика 35, выход которого подключен к входу дешифратора

36,первый выход которого подключен к входу четвертого элемента 40 задержки , выход которого  вл етс  третьим выходом блока 16 управлени ;

п-й выход дешифратора 36 (где п - количество выходов дешифратора) подключен к обнул ющему входу счетчика 35 и входу первого элемента 37 задержки , выход которого  вл етс  чет-/ вертым выходом блока 16 управлени  и подключен к входу второго элемента

38 задержки, выход которого  вл етс  п тым выходом блока 16 управлени  и подключен к входу третьего элемента 39 задержки, выход Которого  вл етс  шестым выходом блока 16 управ51416752

лени ; с второго по (п-1)-й выходы дешифратора 36 подключены соответст- венно к входам элемента ИЛИ- 32, выход которого подключен к второму йходу первого элемента И 28.

ди

с сч да на чи Хр

Устройство дл  обработки теледина мрграмм глубинно-насосных скважин работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 усили  фиг.З); одновременно поступает на входы фиксаторов 2 и 3 нулевого уровн  положительной и отрицательной частей сигнала и аналого-цифрового преобразовател  6. Фиксаторы 2 и 3 нуле вого уровн  фиксируют положительные и отрицательные соответственно части сигнала в нулевом уровне фиг.4 и 51 это позвол ет независимо от изменени  нул  датчика 1 усили  получить положительные   отрицательные части сигнала на посто нном уровне. С выходов фиксаторов 2 и 3 нулевого уровн  на первый а и второй а- входы . блока 16 управлени  поступают поло- . жительные и отрицательные части сигнала датчика 1 усили  сооответст- венно. Сигнал 1 с третьего bg выхода блока,16 управлени  поступает на обнул ющие входы накапливающих сумматоров 7 и 8 счетчиков 4 и 5, что переводит их в исходное состо ние . ,С первого выхода Ь блока 16 управлени  сигнал 1 поступает на информационные входы первого счетчика 4 и первого накапливающего сумматора 7, разреша  }сумми:рование содержимого сумматора 7 с текущим сигналом, поступающим на другой его информационный вход с аналого-цифрового преобразовател  6. Сигнал с второго Ь( выхода блока 16 управлени  поступает на информационные вход второго счетчика 5 и второго накапливающего сумматора 8, разреша  суммирование содержимого сумматора 8 с текущим сигналом , поступающим на дру гой его информационный вход с аналого-цифрового преобразовател  6. Таким образом, в накапливающем сумматоS

дитс  сумма

irf

Ut значений Nj отсчетов отрицательной части сигнала атчика 1 усили  в течение п циклов нагнетани  глубинного насоса; в счетике 5 хранитс  число отсчетов N,, Хран щеес  в счетчиках 4 и 5 (фиг . )

исло значений N .и N,-которые соответствуют длительност м положительной и отрицательной частей сигнала датчика I усили , преобразуетс  в число отсчетов,. заполн ющих эти

лительности в с четчиках 4 и 5 сигналов генератора 27 тактовой частоты фиг,2J блока 16 управлени . Введ  в устройство дополнительные элементы и св зи, путем сравнени  значений

N и N, можно анализировать наличие утечек жидкости в насосных част х, т.е. при N 4 N. - утечка в нагнетательной части насоса; N, N - утечка в приемной части насоса.

Содержимое накапливающего сумматора 7 поступает на информационный ВХОД блока 9 делени  в качестве делимого , на другой информационный вход которого поступает в качестве

делител  значение числа отсчетов N с выхода счетчика 4. Содержимое накапливающего cjTMMfiTopa В поступает на информационный вход блока 10 делени  в качестве делимого, на другой

информационный вход которого поступает в качестве делител  значение N числа отсчетов с выхода счетчика 5. Сигнал 1 с четвертого выхода Ь4 блока 16 управлени  поступает на разрешающие входы блоков 9 и 10 делени , разреша  проведение операции делени .

Результаты делени  с выходов блоков 9 и 10 делени  поступают на первый и второй входы блока 11 вычитани , на разрешающий вход которого поступает 1 с п того выхода блока 16 управлени , разреша  проведение операции вычитани , в результате чего полученное значение

7 находитс  сумка

; I

сг

t

значений

N отсчетов положительной части сиг нала датчика 1 усили  в течение п циклов нагнетани  глубинного насоса; в счетчике 4 хранитс  число отсчетов N-. В накапливающем сумматоре 8 нахоI иГ

. N.

.

NO

поступает

на вход первого блока 12 и на второй вход третьего блока 18 сравнени . На другой вход третьего блока 18 сравнени  с третьего выхода блока

15 уставок поступает н номинальное значение средней величины разности сигнала датчика 1- усили  при ходе штанг вверх и вниз.

Если Дф Дн э выходе третьего блока 18 сравнени  по вл етс  1, котора  поступает на входы первого , второго и третьего элементов И 21-23..10

На вход.первого блока 12 сравнени  с первого вькода блока 15 уставок поступает значение уставки. Если на выходе блока 11 вычитани  получено значение , то на выходе пер- 15 вого блока 12 сравнени  по вл етс  1, котора  поступает на информа-, ционный вход первого триггера 13, что свидетельствует об отложений парафина в насосных трубах свыше оп- 20 ределенного количества (фиг.6).

На вход второго блока 17 сравнени  поступает с выхода первого блока 9 делени  значение средней вели- чины сигнала датчика 1 усили  при

штанг вверх

N.

при

этом на другой вход второго блока 17 сравнени  подаетс  с второго выхода блока 15 уставок значение уставки, соответствующее

;

5

2:

;

,де (

среднее значение сигнала датчика 1 усили  при ходе штанг вверх при нормальных услови х эксплуатации глу- бинно-насосной установки. При выполнении условий

Z иг

)

N,

и;

(.L .-,0,6 ()„

.

срабатьшает второй 17 и третий 18

блоки сравнени , 1 с их выходов поступает на вход первого элемента И 21, на его выходе по вл етс  1, котора  поступает на информационный вход второго триггера 24. Выполнение условий одновременно свийетельствует об утечке в нагнетательной части насоса (фиг.7) . //5

Значение 0,4 ( ) будет N

при меньшей обводненности скважины,

что соответствует пропуску в нагнетательной части насоса, привод щему к заполнению высвобождаемого плунжером объема цилиндра перетекающей жидкостью, создающей на плунжер подпор снизу.

Значение сигнала средней величины датчика 1 усили  при ходе штанг вниз

: г

Z иг

. V

А с выхода второго блока 10

г

делени  поступает на первый вход четвертого 19 и п того 20 блоков сравнени . .

На : другой вход четвертого блока 19 сравнени  с четвертого

выхода блока 15 значение уставки.

уставок подаетс  соответствующее i

Z и:

51.иг

1 (--i- - --- Ч гшр (

i..t Nj ;, }„

среднее значение сигнала датчика I усилий-при ходе штанг вниз при нормальных услови х эксплуатации глубинно-насосной установки.

Наличие утечки в приемной части насоса указьшает на негерметичность узла приемного клапана. В этом случае продолжительность периода разгрузки штанг увеличиваетс . Давление в цилиндре насоса становитс  больше давлени  погружени . Процесс сн ти  нагрузки с полированного штока не заканчиваетс , нагнетательный клапан не открьшаетс  и, следовательно, жидкость в подъемные трубы над плунжером не поступает. Приемньй клапан открыт, жидкость из скважины поступает s цилиндр насоса. Однако за врем  хода плунжера вниз вс  жидкость с некоторым сопротивлением вы- тесн етс  обратно в скважину. С уче- том сил трени  динамограмма распола- .гаетс  на высоте вьше веса штанг, погруженных в жидкость, что и может

составл ть (1,1-1,4)(

N,

Х,

f Хи:

При вьшолнении условий j (- ,-) ii -. ( i

t

,2 ()fi срабатывает третий 18 и четвертый 19 блоки сравнени . С их выходов 1 поступают на вход второго элемента И 20, на выходе которого по вл етс  1, поступающа  на вход третьего триггера 25. Выполнение указанных условий одновременно свидетельствует об утечке   приемной части насоса (фиг.8.

На вход п того блока 20 сравнени  с -п того выхода блока 15 уставок по даетс  значение уставки, соответстМ-г .

Z иГ

вующее 0,8 (--- г,--)

N,

ЕСЛИ нагрузка на полированный шток измен етс  на величину силы трени , происходит обрыв. На фиг. 9 отражена ситуаци , указьтающа  на глубокий обрыв или отворот штанг почти у самого плунжера, расположенного в непосредственной близости от теоретической линии веса штанг. При обрьюах штанг в середине колонны и в скважине с т желой нефтью динамограм мы имеют такие же узкие горизонталь- ные петли, но лежат они ниже теоретической линии веса штанг. По внешне му виду динaмoгpaммy oбpьdзa штанг без ее обработки невозможно отличить от динамограмм Выхода из стро  нагнетательной или приемной части насоса или дина- мограммы фонтанировани  через насос. С учетом отсчета от.линии веса штанги и точного определени  месторасположени  при обрыве штанг, по аналогии со сказанным вьш1е фактичес- кое среднее значение напр жени  сигнала датчика усили  при хаде штанг вниз может составл ть (О,5-0,9)х

1

|: и;. (,)

При вьшолнении усЛовий

0,8 (

X

f

«Г

N,

-)н

срабатьшает третий 8 и п тый 20 блоки сравнени ; 1 с их выходов поступают на вход третьего элемента : И 23. На его выходе по вл етс  1,. котора  поступает на информационный вход четвертого триггера 26. Выполнение указанных условий одновремен- но свидетельствует -об обрыве штанг фиг.9j.

С задержкой времени, необходимой дл  срабатывани  первого 12, второго

-17, третьего 18, четвертого19 и

п того 20 блоков сравнени и перво- /

.го 21, второго 22, третьего23 эле

3

0

5 0 0 5

0

ментов И, с шестого Ь. выхода блока

16 управлени  на разрешающие входы первого 13, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 триггеров поступает 1, разреша  переход каждого триггера в состо ние,-соответствующее сигналу , присутствующему на их информационных входах. По вление сигналов на выходах триггеров 13, 24-26 вызывает срабатьгоание блока 14 индикации.

Работа блока 16.управлени  (фиг.2) осуществл етс  следующим образом. Сигналы, поступившие на входы первого 32 и второго 33 усилителей- ограничителей по первому а и второму а входам блока 16 управлени , усиливаютс  и ограничиваютс  до уровн  1. Таким образом, в течение положительной части сигнала датчика 1 усили  на выходе усилител - ограиичител  32 присутствует 1, на выходе усилител -ограничител  33 - О, а в течение отрицательной части сигнала датчика 1 усили  на выходе усилител -ограничител  32 присутствует , на выходе усилител -ограничител  33 - 1. / .

Сигнал с выхода усилител -ограничител  32 одновременно поступает на входы второго 29 и четвертого 31 злементов И. Сигнал с выхода усилител -ограничител  33 поступает на вход третьего элемента И 30. При на-, личии на выходе таймера 34 1 сигнал поступает на информационный вход счетчика 35. Счетчик 35 и дешифратор 36 образуют распределитель Импульсов , при этом выходы дешифрато- ра 36  вл ютс  выходами распредели5 тел  импульсов, а информационный вход счетчика 35 - входом распределител  импульсов. Сигнал с первого выхода дешифратора 36 через четвертый элемент 40 з,адержки подаетс  на

о третий выход Ь блока 16 управлени . Входы I элемента ИЛИ 37 подключены соответственно к выходам дешифратора 36. Сигналы с второго и последующих ;выходов дешифратора 36 до (n-l)-ro

5 включительно поступают на входы элемента ИЛИ 37, при этом на его выходе по вл етс  1, котора  поступает на вход первого элемента И 28 разреша  прохождение сигналов генератоpa 27 тактовой частоты на входы второго . 29 и третьего 30 элементов И.

Во врем  прохождени  положительной части сигнала датчика I усили  1 с выхода усилител -ограничител  32 разрешает прохождение сигналов генератора 27 тактовой, частоты через второй элемент И 29 и передаетс  на первый выход Ъ блока 16 управле- . ю ки .

Во врем  прохождени  отрицательной части сигнала датчика 1 усили  1 с выхода усилител -ограничител  33 разрешает прохождение сигналов ге- 15 нератора 27 тактовой частоты через третий элемент И 30 и передаетс  на второй выход Ь блока 16 управлени . После поступлени  сигнала с выхода усилител -ограничител  32 на 20 п-м выходе дешифратора 36 по вл етс  1, на выходе элемента ИЛИ 37 - О (так как на всех его входах присутствует О), который запрещает прохождение импульсов генератора 27 25 тактовой частоты через первый элемент И 28.

1 с п-го выхода дешифратора 36 включает таймер 34, на выходе которого на заранее заданное определенное зо врем  (например, час) по вл етс  О, при этом устройство не работает. Кроме того, 1 с п-го выхода дешифратора 36 обнул ет счетчик 35, через первьй элемент 37 задержки поступа- ет на четвертый выход Ь4 блока 16 управлени ; I с п-го выхода дешифратора 36 через первый 37 и второй 38 элементы задержки подаетс  на п тый выход bj- блока 16 управлени ; 40 1 с п-го выхода дешифратора 36 через первый 37, второй 38 и третий 39 элементы задержки подаетс  на шестой выход bj блока 16 управлени . .

По истечении заданного времени на з выходе таймера 34 по вл етс  1 и все описанные процессы повтор ютс .

Таким образом, предлагаемое устройство определ ет среднее значение положительной и отрицательной VQ частей сигнала датчика усили  и по результатам сравнени  с заранее заданными величинами позвол ет осуществить диагностирование состо ний глубинно-насосного оборудовани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  обработки теледи- намограмм глубинно-насосных скважин по авт.св. № 1108193, о т л и ч а юш; е е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено вторым, третьим , четвертым и п тым блоками сравнени , первым, вторым и третьим элементами И, и BTopEjiM, третьим и четвертым триггерами, информационные входы которых подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего элементов И, а разрешающие входы - одновременно к разрешаюш;ему входу первого триггера, и шестому входу блока управлени , в то врем  как выходы второго, третьего и чет- Б ертого триггеров св заны соответственно с первым, третьим и четвертым входами блока индикации, входы же первого, второго и третьего элементов И подключены соответственно к выходам второго, четвертого и п того блоков сравнени , другой вход второго блока сравнени  подключен к второму выходу блока уставок, третий выход которого св зан с входом третьего блока сравнени ,-другой вход последнего одновременно подключен к входу первого блока сравнени  и выходу блока вычитани , а его выход - одновременно к другим входам первого,, второго и третьего элементов И, причем информационный вход второго блока сравнени  одновременно подключен к выходу первого блока делени  и информационному входу блока вычитани , другой информационный вход KOTOfforo одновременно св зан с выходом второго блока делени  и входами четвертого и п того блоков сравнени , а другие входы четвертого и п того блоков сравнени  подключены соответственно к четвертому и п тому выходам блока уставок.

   «

   и

   СриР.З

   о

   Г Г Г

   (риг.5

   дзиг.7

   сриг.В

   фиг. 9